Messier 87 (M87; também chamada de Virgo A ou NGC 4486) é uma galáxia elíptica supergigante localizada na constelação de Virgem, uma das mais massivas do Universo local. Ela possui uma grande população de aglomerados globulares e um distinto jato de plasma energético que se origina em seu núcleo e estende-se por pelo menos 4,9 mil anos-luz, viajando em uma velocidade relativista. Messier 87 também é um dos pontos de rádio mais brilhantes no céu e um alvo popular para astrônomos.
Foi descoberta em 1781 pelo astrônomo francês Charles Messier, sendo inicialmente catalogada por ele como um elemento nebuloso durante uma procura por objetos que poderiam confundir caçadores de cometas. Messier 87 está a uma distância de 53 milhões de anos-luz da Terra e é a segunda galáxia mais brilhante na região norte do Aglomerado de Virgem, possuindo muitas galáxias satélite. Ela não possui nenhuma pista de poeira e tem um formato elipsoidal praticamente sem traços distintos, com a luminosidade diminuindo a medida que a distância de seu centro aumenta. Aproximadamente um sexto de sua massa consiste de estrelas em uma distribuição quase esfericamente simétrica. Sua densidade populacional diminui quanto mais longe do centro galático. No seu núcleo há um buraco negro supermassivo que forma o principal componente de seu núcleo ativo.
Messier 87 é uma grande fonte de radiação de comprimento de onda, particularmente de ondas de rádios. Seu envelope galático se estende até um raio de aproximadamente 490 mil anos-luz, onde fica truncado, possivelmente devido ao encontro com outra galáxia. Seu meio interestelar consiste de gases difusos enriquecidos por elementos emitidos por estrelas evoluídas.
Observações O astrônomo francês Charles Messier publicou em 1781 um catálogo de 103 objetos estelares que tinham uma aparência nebulosa, parte de uma lista que tinha a intenção de identificar objetos que poderiam ser confundidos por cometas. Cada entrada do catálogo posteriormente recebeu o prefixo "Messier" ou "M". Assim, Messier 87, ou M87, foi o octogésimo sétimo objeto listado em seu catálogo, avistado pela primeira vez em 18 de março de 1781. O objeto foi incluído na década de 1880 como NGC 4486 no New General Catalogue, um catálogo de nebulosas e aglomerados estelares compilado pelo astrônomo dinamarquês-britânico John Dreyer, que se baseou principalmente nas observações do astrônomo britânico John Herschel.
O astrônomo norte-americano Heber Doust Curtis do Observatório Lick na Califórnia percebeu em 1918 que Messier 87 não possuía uma estrutura espiral e observou um "curioso raio reto... aparentemente conectado com o núcleo por uma fina linha de matéria". Curtis também notou que o raio parecia ser mais brilhante perto da área central do objeto. Uma supernova dentro da galáxia alcançou sua magnitude fotográfica máxima de 21,5 no ano seguinte, porém este evento só foi relatado em 1922 depois do astrônomo soviético Innokentii Balanowski ter examinado as placas fotográficas.
Identificação como galáxia Em 1922, o astrônomo americano Edwin Hubble categorizou M87 como uma das mais brilhantes nebulosas globulares, já que não possuía estrutura espiral, mas parecia pertencer à classe das nebulosas não galácticas, assim como as nebulosas espirais. Em 1926 ele criou uma nova categorização, diferenciando as nebulosas galácticas das extragalácticas, estas sendo sistemas estelares independentes. M87 foi classificada como uma nebulosa extragaláctica elíptica sem elongação aparente (classe E0).
Em 1931, Hubble descreveu M87 como um membro do Aglomerado de Virgem, e deu uma estimativa de distância de 1,8 milhões de parsecs (5,9 milhões de anos-luz) da Terra. Naquela época M87 era a única nebulosa elíptica na qual estrelas individuais podiam ser observadas, embora foi notado que naquela distância estrelas individuais seriam indistinguíveis de aglomerados globulares. Em seu livro de 1936 The Realm of the Nebulae, Hubble examinou a terminologia da época; alguns astrônomos se referiam às nebulosas extragalácticas como galáxias externas, uma vez que eram sistemas estelares distantes da nossa galáxias, enquanto outros preferiam o termo convencional nebulosas extragalácticas, já que galáxia se referia apenas à Via Láctea. M87 continuou sendo chamada de nebulosa extragaláctica até pelo menos 1954.
Pesquisas modernas Em 1947, uma fonte de rádio proeminente, Virgo A, foi identificada nas mesmas coordenadas de M87. A fonte foi confirmada como sendo M87 em 1953, e o jato linear originando do centro da galáxia foi sugerido como a causa. Esse jato se estendia do núcleo a um ângulo de posição de 260° até uma distância angular de 20 segundos de arco. Em 1969–70, um componente forte dessa emissão de rádio foi encontrado alinhado com o jato.
Em 1966, o foguete Aerobee 150 do Laboratório de Pesquisa Naval dos Estados Unidos identificou Virgo X-1, a primeira fonte de raios X em Virgo. Outro foguete Aerobee lançado em julho de 1967 forneceu mais evidências de que a fonte de Virgo X-1 era a galáxia M87. Observações de raios X subsequentes pelo HEAO 1 e Observatório Einstein mostraram uma fonte complexa que inclui o núcleo galáctico ativo de M87. No entanto, as emissões de raios X não se concentram no centro da galáxia.
M87 tem sido um importante campo de teste para medir as massas de buracos negros supermassivos. Em 1978, modelamento da dinâmica estelar da distribuição de massa em M87 mostrou evidência de uma massa central de 5 bilhões de massas solares. Após a instalação do instrumento COSTAR para corrigir o espelho do Telescópio Espacial Hubble em 1993, o Faint Object Spectrograph (FOS) no Hubble foi usado para medir a velocidade de rotação do gás ionizado no centro de M87, como uma observação inicial para testar o desempenho do Hubble após os reparos. Os dados do FOS indicavam a existência de uma massa central de 2,4 bilhões de massas solares, com incerteza de 30%.
M87 foi alvo de observações pelo Event Horizon Telescope (EHT) em 2017. A edição de 10 de abril de 2019 do Astrophysical Journal Letters (vol. 875, No. 1) foi dedicada para os resultados do EHT, publicando seis artigos de acesso aberto sobre as observações. As imagens obtidas pelo EHT mostram um anel brilhante ao redor da sombra do buraco negro supermassivo no centro de M87. A imagem foi divulgada em uma conferência de imprensa em 10 de abril de 2019, a primeira imagem direta de um buraco negro.
Visibilidade
M87 está perto da borda norte da constelação de Virgo, perto da constelação de Coma Berenices e entre as estrelas Epsilon Virginis e Denebola. A galáxia pode ser observada com um telescópio pequeno com uma abertura de 6 cm (2,4 in), estendendo-se por uma área angular de 7,2 × 6,8 minutos de arco com um brilho superficial de 12,9, incluindo um núcleo muito brilhante de 45 segundos de arco. Observar o jato é difícil sem o auxílio de fotografias. Antes de 1991, o astrônomo russo-americano Otto Struve era o único que afirmou ter visto o jato visualmente, usando o Telescópio Hooker de 254 cm (100 in) no Observatório Monte Wilson. Nos anos mais recentes ele tem sido observado por telescópios amadores grandes em condições excelentes de visualização.
Em astrofotografias de longa exposição, a galáxia se estende por mais de 30 minutos de arco (o diâmetro aparente da Lua), e sua parte mais externa é alongada e irregular, em contraste com a parte interna circular que é normalmente observada. Isso corresponde a uma extensão linear de mais de 500 000 anos-luz. M87 é observada próxima de várias outras galáxias menores, algumas de fato galáxias satélites e outras sendo apenas conjunções. As mais brilhantes dessas galáxias são NGC 4476, NGC 4478, NGC 4486A e NGC 4486B.
Propriedades Na classificação de Hubble modificada criada pelo astrônomo francês Gérard de Vaucouleurs, M87 é categorizada como uma galáxia E0p. "E0" significa que é uma galáxia elíptica que não apresenta nenhum achatamento e é aproximadamente esférica. O sufixo "p" indica que é uma galáxia peculiar que não se encaixa em outra classificação; nesse caso, a peculiaridade é a presença de um jato originado do núcleo. No sistema de Yerkes (Morgan), M87 é classificada como uma galáxia do tipo cD. Uma galáxia D possui um núcleo elíptico cercado por um componente grande, difuso e sem poeira. Uma galáxia supergigante do tipo D é conhecida como uma galáxia cD.
Galáxias elípticas gigantes como M87 são o resultado da fusão de várias galáxias menores. Em contraste com as galáxias espirais, elas tipicamente possuem pouco gás interestelar e são formadas principalmente por estrelas velhas, com pouca ou nenhuma formação estelar. O formato elíptico de M87 é o resultado do movimento orbital aleatório de suas estrelas, ao contrário do movimento predominante em um plano que forma o disco das galáxias espirais. Observações com o Very Large Telescope do movimento de nebulosas planetárias indicam que M87 absorveu uma galáxia espiral de tamanho médio no último bilhão de anos. Isso resultou na adição de estrelas mais jovens e azuis em M87, o que é observado como um excesso de luminosidade na região externa da galáxia. Outros eventos como esse provavelmente aconteceram ao longo da evolução de M87 e foram responsáveis pelo crescimento da galáxia até seu tamanho atual.
A distância até M87 foi estimado por várias técnicas independentes, incluindo a medição da luminosidade de nebulosas planetárias, comparação com galáxias próximas com distâncias estimadas por velas padrão como variáveis cefeidas, a distribuição de tamanho linear de aglomerados globulares, e o método da ponta do ramo das gigantes vermelhas usando estrelas gigante vermelhas individuais. Esses métodos fornecem distâncias consistentes umas com as outras, com uma média ponderada de 16,4 ± 0,5 Mpc (53,5 ± 1,6 milhões de anos-luz).
+ Massa em função do raio Raiokpc Massa×1012 M☉ 32 2,4 44 3,0 47 5,7 50 6,0
M87 é uma das galáxias mais massivas do Universo local. Seu diâmetro é estimado em 240 000 anos-luz, um pouco maior que o da Via Láctea. Como uma galáxia elíptica, a galáxia é esferoide ao invés de um disco, o que resulta em uma massa muito maior para M87. Dentro de um raio de 32 kpc (100 000 anos-luz), a massa contida é de vezes a massa solar, que é o dobro da massa da Via Láctea. No total, M87 pode ter cerca de 200 vezes a massa da Via Láctea. Como é típico da maioria das galáxias, a maior parte dessa massa é matéria escura, com uma pequena fração formando estrelas: M87 tem uma razão massa para luminosidade de , o que quer dizer que apenas um sexto da massa da galáxia está na forma de estrelas que irradiam energia. Essa taxa varia de 5 a 30, de forma aproximadamente proporcional a r1,7 na região de 9–40 kpc (290 00 – 130 000 anos-luz) do núcleo.
A galáxia absorve gás intergaláctico a uma taxa de 2–3 massas solares por ano, da qual a maior parte acumula na região do núcleo. O envelope estelar estendido de M87 chega a um raio de cerca de 150 kpc (490 000 anos-luz), comparado com cerca de 100 kpc (330 000 anos-luz) para a Via Láctea. Depois dessa distância a borda externa da galáxia foi limitada de alguma forma, possivelmente por um encontro com outra galáxia no passado. Existem evidências de correntes estelares no noroeste da galáxia, que podem ter sido criadas por interações com galáxias menores. Além disso, um filamento de gás quente ionizado no nordeste da galáxia pode ser o resto de uma galáxia pequena rica em gás que foi rompida por M87, e pode estar alimentado o núcleo ativo. Estima-se que M87 tenha pelo menos 50 galáxias satélites, incluindo NGC 4486B e NGC 4478.