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Cientistas aproximam-se da verdadeira massa da Via Láctea, calculando o que sabem, o que sabem parcialmente e o que ainda está incerto


Ilustração que mostra a estrutura da Via Láctea, incluindo a localização dos braços espirais e outros componentes como o bojo.
Crédito: NASA/JPL-Caltech/ESO/R. Hurt

É um problema de complexidade galáctica, mas investigadores estão mais perto de medir, com precisão, a massa da Via Láctea.

Na última de uma série de artigos que poderão ter implicações mais amplas para o campo da astronomia, a astrofísica Gwendolyn Eadie, da Universidade de McMaster, trabalhando com o seu supervisor de doutoramento William Harris e com um estatístico da Queen's University, Aaron Springford, refinou o próprio método de Eadie e Harris para medir a massa da Galáxia que abriga o nosso Sistema Solar.

A resposta curta, usando o método refinado, é entre 4,0x10^11 e 5,8x10^11 massas solares. Em termos mais simples, é a massa do nosso Sol multiplicada por 400 a 580 bilhões. O Sol, para que conste, tem uma massa de 2x10^30 kg, ou 330.000 vezes a massa da Terra. Esta estimativa da massa Galáctica inclui matéria até 125 kiloparsecs do centro da Via Láctea (125 kiloparsecs equivalem a quase 4x10^18 quilômetros). Quando a estimativa da massa é alargada até 300 kpc, a massa é de aproximadamente 9x10^11 massas solares.

A medição da nossa Galáxia hospedeira, ou de qualquer galáxia, é particularmente difícil. Uma galáxia não inclui só estrelas, planetas, luas, gases, poeiras e outros objetos e materiais, mas também uma grande quantidade de matéria escura, uma forma misteriosa e invisível de matéria que ainda não é bem compreendida e que não foi detetada diretamente em laboratório. No entanto, os astrônomos e cosmólogos podem inferir a presença da matéria escura através da sua influência gravitacional sobre objetos visíveis.

Eadie, candidata a doutoramento em Física e Astronomia da Universidade de McMaster, tem vindo a estudar a massa da Via Láctea e o seu componente de matéria escura desde que começou o seu percurso universitário. Ela usa as velocidades e posições de enxames globulares que orbitam a Via Láctea. As órbitas dos enxames globulares são determinadas pela gravidade da Galáxia, que é ditada pelo seu componente massivo de matéria escura.

Anteriormente, Eadie tinha desenvolvido uma técnica para usar as velocidades dos enxames globulares, mesmo quando os dados estavam incompletos.

A velocidade total de um enxame globular deve ser medida em duas direções: uma ao longo da nossa linha de visão e uma através do céu, chamado movimento próprio. Os investigadores ainda não mediram os movimentos próprios de todos os enxames globulares em redor da Via Láctea. Eadie, no entanto, desenvolveu previamente uma maneira de usar essas velocidades que são apenas parcialmente conhecidas, além das velocidades que são plenamente conhecidas, para estimar a massa da Galáxia.

Agora, Eadie usou um método estatístico chamado análise hierárquica bayesiana que inclui não apenas dados completos e incompletos, mas também incorpora incertezas de medição numa fórmula estatística extremamente complexa mas mais completa. Para fazer o cálculo mais recente, os autores tiveram em conta o facto de que os dados são meramente medições das posições e velocidades dos enxames globulares e não necessariamente os valores verdadeiros. Eles tratam agora as posições e velocidades verdadeiras como parâmetros no modelo (o que significa acrescentar 572 novos parâmetros ao método existente).

Os métodos estatísticos bayesianos não são novos, mas a sua aplicação à astronomia ainda está nos seus estágios iniciais, e Eadie acredita que a sua capacidade para acomodar a incerteza, enquanto ainda produzindo resultados significativos, abre muitas novas oportunidades no campo científico.

"À medida que a era dos Grandes Dados se aproxima, acho que é importante pensarmos cuidadosamente sobre os métodos estatísticos que usamos na análise de dados, especialmente em astronomia, onde os dados podem estar incompletos e ter vários graus de incerteza," comenta.

Eadie explicou que as hierarquias bayesianas têm sido úteis noutros campos, mas que estão apenas começando a ser aplicadas na astronomia.

A pesquisa foi aceite para publicação na revista The Astrophysical Journal e Eadie apresentou os seus resultados no passado dia 7 de janeiro na 229.ª reunião da Sociedade Astronómica Americana em Grapevine, no estado norte-americano do Texas.


Esta ilustração mostra o aspecto da Via Láctea, vista quase de lado e a partir de uma perspetiva muito diferente daquela a que estamos habituados a ver cá na Terra. O bojo central aparece como uma bola brilhante com a forma um amendoim e os braços espirais e suas nuvens de poeira associadas formam uma banda estreita.
Crédito: ESO/NASA/JPL-Caltech/M. Kornmesser/R. Hurt

FONTE: http://www.ccvalg.pt/

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