Dança cósmica: o que acontece quando duas galáxias colidem?

Há 100 anos, o Universo conhecido se restringia aos limites da Via Láctea. Embora outras galáxias já tenham sido observadas pelo menos desde o século II, nessa época ainda não existiam formas precisas de se medir as distâncias até esses objetos extensos e difusos para determinar se eles pertenciam ou não à nossa galáxia.

Em 1923, o astrônomo estadunidense Edwin Hubble calculou a distância até a galáxia de Andrômeda e resolveu esse problema, encontrando um valor muito superior ao diâmetro conhecido da Via Láctea e confirmando que esses objetos eram, de fato, universos-ilha estelares distintos e separados do nosso. 

Desde então, o conhecimento acerca dessas estruturas cresceu exponencialmente, possibilitando aos astrônomos entender cada vez mais as propriedades das galáxias, como se formam e como evoluem ao longo de bilhões de anos.

A galáxia de Andrômeda (M31), a qual Hubble calculou a distância, determinando a existência de outras galáxias além da nossa.

Hoje, é bem conhecido que as galáxias estão, em média, afastando-se umas das outras devido à expansão cósmica. Como é possível, então, que duas galáxias se colidam? Isso acontece porque algumas, principalmente aquelas que estão em ambientes como grupos e aglomerados, não estão separadas a distâncias muito grandes umas das outras quando comparadas aos seus tamanhos individuais.  

Uma das implicações disso é que o efeito da gravidade entre elas é maior do que o efeito causado pela expansão do Universo, o que, consequentemente, faz duas galáxias interagirem gravitacionalmente entre si. Essas interações provocam encontros próximos entre elas e, por vezes, fazem-nas colidirem entre si e se fundirem por completo, em uma verdadeira "dança cósmica".

Embora não seja possível observar todos os passos dessa "dança" em um único par de galáxias, visto que a duração do processo todo pode durar milhões de anos, existem inúmeros pares dançarinos no Universo, cada um deles em um momento e um estágio distinto, o que possibilita aos astrônomos combinarem teoria com imaginação e criatividade, montando o quadro completo com os passos e a ideia geral de como essas danças funcionam. 

Além disso, diversas simulações e modelagens computacionais (que usam massas pontuais e partículas de teste) têm conseguido reproduzir com sucesso as estruturas que são observadas nas galáxias interagentes, fortalecendo ainda mais as teorias de como esses processos ocorrem.

Conjunto de galáxias interagentes, Arp 273, também conhecidas como "Galáxias da Rosa".

Diversos são os processos físicos desencadeados pela interação e pela colisão de galáxias. Os principais efeitos de tais interações são a remoção de matéria das galáxias e a alteração radical dos seus formatos. Galáxias grandes tendem a absorver por completo as galáxias menores, separando-as e incorporando suas estrelas. Porém, quando as galáxias são semelhantes em tamanho, como duas galáxias espirais, a colisão entre elas tenderá a formar uma galáxia elíptica gigante, sem estrutura espiral discernível.

Um fato curioso é que, embora as galáxias tenham bilhões de estrelas, por mais incrível que pareça, é muito improvável que as estrelas de ambas as galáxias realmente colidam entre si. Isso porque o tamanho que separa uma estrela da outra é centenas de milhares de vezes maior do que o tamanho da própria estrela. 

Em outras palavras, o espaço vazio entre duas estrelas é muito superior à sua dimensão, fazendo que, durante a fusão de duas ou mais galáxias, as estrelas simplesmente passem inalteradas umas pelas outras. Por razões estatísticas, eventualmente uma e outra estrela irão também se colidirem, mas, comparado à quantidade de estrelas que existem nesses sistemas, esse número é desprezível.

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via GIFER

Além disso, como galáxias são compostas de gás e poeira, essas fusões também podem desencadear a formação de novas estrelas, uma vez que, à medida que o gás colide, pode ser comprimido e esfriar, ocasionando novos colapsos gravitacionais de nuvens moleculares que funcionarão como berços estelares.

Nossa galáxia também é uma "futura dançarina" nesse espetáculo de titãs. Estima-se que daqui, aproximadamente, 4,5 bilhões de anos, a Via Láctea e Andrômeda irão colidir e fundir-se. 

Distante cerca de 2,5 milhões de anos-luz de nós, as medições do deslocamento Doppler das linhas espectrais da nossa galáxia vizinha mostram que Andrômeda, além de estar se aproximando, está em rota de uma colisão inevitável. 

Ao longo dos próximos bilhões de anos, uma série espetacular de passagens próximas irá distorcer por completo a estrutura de ambas as galáxias até que, por fim, a "dança" acabará em uma fusão final, criando uma galáxia inteiramente diferente e nova.

Ilustração de como será o céu noturno da Terra daqui a 3,75 bilhões de anos. Andrômeda estará muito mais próxima e já terá começado a distorcer a Via Láctea.