Posts Tagged ‘Via Láctea’

E pur si muove!

agosto 23, 2010

Excelente vídeo de Tony Rowell. Para quem gosta destas belas imagens e belos vídeos, há mais deles no vimeo.

O que vemos neste vídeo acima é um conjunto de antenas para observações na faixa do sub-milimétrico. Este movimento das antenas ocorre quando se acompanha um alvo de estudo ao longo da noite, ou quando se muda de um alvo para outro. E, enquanto as observações vão sendo feitas ao longo da noite, a Via Láctea desliza sobre os observadores.

Este conjunto, em particular, é denominado CARMA. CARMA é uma sigla para Combined Array for Research in Millimeter-wave Astronomy (em uma tradução livre do inglês: Conjunto Combinado para Pesquisa Astronômica em ondas Milimétricas).

O conjunto de antenas CARMA, consiste de seis antenas de 10,4 metros, nove de 6,1 metros e oito de 3,5 metros que são utilizadas para o estudo do universo em comprimentos de onda milimétricos.

A ciência que se pode conduzir com o conjunto de antenas CARMA é centrada em torno do estudo do universo frio através do imageamento da emissão em rádio de moléculas, poeira interestelar e emissões do universo primordial. As principais áreas de estudo incluem: a formação, evolução e a dinâmica de galáxias; a formação de estrelas e de sistemas planetários em torno de outras estrelas; a composição das atmosferas planetárias, de cometas e de outros corpos menores de nosso Sistema Solar; além da evolução de aglomerado de galáxias e do Universo.

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Imagem da semana: Iguaçu e a Via Láctea

maio 15, 2010

A imagem dessa semana é mais uma daquelas para testar suas habilidades de reconhecimento do céu. Ela mostra alguns objetos típicos do céu do hemisfério sul juntamente com as maravilhosas cataratas do Iguaçu (que eu vergonhosamente nunca fui visitar).

A versão da foto com os nomes de alguns objetos nela presentes encontra-se a um click de distância. Antes de olhar os resultados na página do APOD, os bilhões de leitores do blog podem tentar identificar os seguintes objetos:

  • Nuvens de Magalhães: As covas de Adão e Eva já foram assunto aqui no Café com Ciência algumas vezes.
  • Sirius: estrela mais brilhante no céu noturno.
  • Canopus: estrela supergigante, segunda mais brilhante no céu noturno. É interessante notar que Sirius encontra-se a uma distância de 8.6 anos-luz e Canopus está a 310 anos-luz! Ou seja, Canopus é intrisecamente muito mais brilhante que Sirius, porém o que vemos quando olhamos para o céu são as estrelas projetadas na esfera celeste (através da magnitude aparente).
  • Cruzeiro do Sul: Constelação próxima ao Pólo sul Celeste. Apesar do nome, essa constelação pode ser vista por inteiro no hemisfério norte, para quem mora em latitudes menores do que 27 graus norte (por exemplo México, estado da Flórida – EUA, Índia e sul do Egito).
  • Alfa e Beta Centauri: parte da constelação do Centauro.

Além dos objetos citados acima, é possível identificar o Pólo Sul Celeste e a Nebulosa de Carina. Para quem quiser aprender mais sobre o assunto, o Planetário de São Paulo oferece cursos muito bons de reconhecimento do céu, mecânica celeste e astronomia geral.

Homenagem ao Dia Internacional da Mulher

março 8, 2010

Não sou bom com as palavras! Então decidi postar algum vídeo com tema científico, de preferência algo relacionado à Astronomia, como minha singela homenagem ao Dia Internacional da Mulher.

Escolhi a Astronomia porque ela é bela e nos mostra o nosso tamanho no Universo. Segundo Neil deGrasse Tyson, um Universo em que não somente estamos nele, mas fazemos parte dele. Estamos nele e ele está em nós.

Como sei que há inúmeras leitoras deste humilde blog, a elas dedico este post. Que continuem lendo e comentando nossos textos!

Este vídeo mostra o “nascer” da Via Látea sob um ponto de vista de um observador no vulcão inativo, Mauna Kea, no Havaí. Lembrando que a Via Láctea é a galáxia onde vivemos. Como estamos em seu plano, não podemos vê-la de cima (ou de baixo) com todo seu padrão espiral. Daí a faixa esbranquiçada (devido às infindáveis estrelas) projetada no céu.

É neste vulcão que estão alguns dos mais poderosos telescópios da Terra. O telescópio que aparece em maior aproximação, com uma espécie de janela aberta na cúpula, é o Gemini Norte. Há um igualzinho no Chile, o Gemini Sul, daí o nome Gemini (gêmeos). Modéstia à parte, já trabalhei com dados científicos de ambos. 🙂

O sorvete e as estrelas

janeiro 8, 2010

A primeira fórmula que eu decorei aprendi nas aulas de Física do ensino médio foi a do “sorvete”:

Essa fórmula (também chamada de função horária das posições – porque S é uma função de t) permite calcular, para um movimento com velocidade constante, as posições (S) à partir do tempo (t), uma vez conhecidas a posição inicial (So) e a velocidade (V). Mais determinístico impossível.

Eu passei todo o ensino médio e cursinho achando que só poderia aplicar a fórmula para carrinhos em linha reta, trens passando por pontes e para calcular o alcance máximo de um projétil. Mas, porém, todavia, contudo, entretanto (e mais qualquer conjunção coordenativa adversativa que você conhecer), eu estava enganado…

Semestre passado eu fiz uma disciplina de pós-graduação excelente chamada Estrutura Galáctica, ministrada pelo Professor Jacques Lépine. Em uma das listas propostas, o objetivo era calcular a idade “dinâmica” de uma associação de estrelas (grupo de dezenas de estrelas jovens) na região do plano da Galáxia. Para tanto, era necessário calcular o tempo, no passado, em que as estrelas estavam mais próximas umas das outras, ou seja, calcular uma distância média, em função do tempo passado. A hipótese feita é a de que a associação “nasceu” no momento em que as estrelas estavam, em média,  mais agrupadas. Assim, para encontrar as posições bastava multiplicar a velocidade atual em cada direção espacial pelo tempo para obter o deslocamento. SORVETE! Incrível.

Vale a pena dizer que é uma situação especial. Essa aproximação é aceitável porque os tempos considerados são menores que 10 milhões de anos, visto uma volta da Galáxia demora 200 milhões de anos. A figura abaixo mostra uma animação bem simplificada de uma associação de estrelas evoluindo com o tempo. O plano XY refere-se ao plano da Galáxia, e a direção Z representa a altura em relação a este plano. As unidades de distância estão em parcecs. O parâmetro t nesse caso não está em escala, mas fazendo as contas, é possível estimar a idade. Para ver mais alguns testes e associações de estrelas em movimento clique aqui.

No caso do exemplo da figura acima, a associação se formou em torno de t=20/400, e evolui a partir desse ponto até o presente. Nas demais figuras do link acima, a escala de tempo varia desde -8 até 40 milhões de anos. Para esses casos, o sinal de “-” implica tempos futuros e os valores positivos referem-se ao passado. Comparando a distância média das estrelas em cada tempo dado, encontra-se uma idade de 8.5 milhões de anos para a associação 1. A parte 2 inclui alguns objetos que se encontram fora do plano da Galáxia. Como dito acima, esse método não é capaz de prever as posições para tempos muito maiores do que isso, pois nesse caso outros fatores, como a velocidade de rotação da Galáxia, começam a ter maior influência.

Realmente, bem mais legal do que calcular a posição do encontro entre os carrinhos A e B. Claro que todo esse exercício não poderia ser feito no ensino médio, mas, com a ajuda de um professor pró-ativo e com muita paciência (e com simplificações do enunciado), tenho certeza que a experiência seria muito produtiva para os alunos.

Os observatórios espaciais no ano internacional da Astronomia

novembro 10, 2009
Centro da Via Láctea

Centro da Via Láctea. Imagem composta por dados dos três telescópios espaciais da NASA.

Ainda na comemoração dos 400 anos das descobertas de Galileu, a NASA lançou uma imagem fascinante do coração da Galáxia. E, através de um pôster, distribuiu para escolas, planetários e museus ao redor dos Estados Unidos. Sorte deles por lá.

Trata-se da região central da nossa Galáxia, que usualmente não a vemos na luz visível devido ao obscurecimento causado pelo gás e pela poeira do meio interestelar.

Na figura acima, temos uma imagem composta de informações dos três grandes telescópios espaciais da agência espacial americana. Na região do infravermelho a imagem vem do Spitzer. Na região do visível, a imagem vem do Hubble. Enquanto que na região dos raios-x, a contribuição é do formidável Chandra.

Basicamente, o infravermelho nos dá informações sobre material frio, gás e poeira principalmente, com pouca contribuição estelar. O visível nos dá informações sobre as estrelas, principalmente, e um pouco do material que compõe o meio interestelar. Já os raios-x trazem notícias do mundo mais agitado dos gases quentes, fenômenos violentos de acresção de matéria em buracos negros ou ao redor de estrelas imersas em seus berçários.

Cada observatório espacial ajuda a cobrir uma faixa do espectro eletromagnético. E assim, nos fornece informações decifradas, ou decodificadas, por meio de diferentes mensageiros (os fótons de cada intervalo do espectro eletromagnético). Estes diferentes mensageiros que nos trazem notícias sobre distintos fenômenos astrofísicos. E o melhor, tudo combinado em uma única imagem!

Para entender a imagem acima, os dados do Spitzer estão em vermelho, enquanto que dados do Hubble se misturam um pouco com as informações do Spitzer e estão nas regiões mais amareladas/esverdeadas. O azul que permeia a imagem vem dos raios-x devido, principalmente, ao buraco negro supermassivo que existe no centro da Galáxia. Esse buraco negro central tem uma massa de milhões de vezes a massa de nosso Sol e a matéria que é atraída por ele atinge uma temperatura de milhões de graus Celsius. Daí a emissão em raios-x.

**Lembro aos leitores que hoje é o aniversário de um grande amigo do Café com Ciência, o Marcellus! Felicidades ao nobre blogueiro!

Panorama da Via Láctea

setembro 3, 2009

panorama

Aqui no Café com Ciência já foram vistas tentativas muito antigas (e outras mais recentes) de se fazer um mapa da Via Láctea. Mas agora, os interessados em saber qual é o formato da Galáxia para quem olha de dentro dela ganharam uma ferramenta muito útil. O Milky Way Panorama 2.0, desenvolvido por Axel Mellinger, é uma ferramenta online que permite ao usuário ver, em detalhes, a estrutura da Via Láctea vista da Terra. As fotografias que compõe este grande mosaico foram feitas em lugares com mínima interferência de luz na África do Sul, Texas e Michigan, em um período de 21 meses.

Ao entrar no site, pode-se escolher uma região do céu e aplicar o zoom para ver sub-estruturas, estrelas, aglomerados e muito mais. Dá para se ter uma idéia da distribuição das populações estelares pela Galáxia. Somente observando as cores e localização das estrelas, é possível dar um palpite na idade/população da mesma! Alguns outros aspectos interessantes:

Enquanto redigia o post, o Moisés me mandou um link interessante, com a indicação de algumas estruturas que podem ser vistas nesse panorama. Vale a pena dar uma conferida. Para quem estiver interessado no aparato utilizado (câmera, filtros, tempos de exposição e etc.), o autor publicou (em 29 de agosto) uma descrição completa do procedimento adotado para fazer este conjunto de imagens (abra o link e clique na caixa à direita para acessar o arquivo em .pdf).

Censo Demográfico da Via Láctea – Distribuição das populações estelares pela Galáxia

junho 29, 2009

Chegou finalmente a hora de colocar cada macaco no seu galho (ou cada população estelar no seu componente galáctico). Depois de apresentar a população I, população II e população III, vou tentar (sempre em linhas gerais) descrever como elas se distribuem pela Galáxia.

screen-capture
Figura 1: Galáxia vista de perfil e seus principais componentes

Primeiro devo pedir desculpas pelos desenhos primários, mas como não consegui achar algo do jeito que gostaria, resolvi fazer eu mesmo (clique aqui para a versão original da figura). Eu até tentei desenhar todas as estrelas da Galáxia (algo em torno de 300.000.000.000 de objetos), mas acabei ficando sem grafite.

(um pequeno parênteses para colocar a grande massa da Via Láctea: 1.100.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 kg)

A Via Láctea possui três componentes principais: o bojo (região central avermelhada em forma de elipsóide), que contém o centro da Galáxia; o disco (região azulada achatada com um diâmetro de 100.000 anos-luz), onde estão localizados os braços espirais e; o halo , região aproximadamente esférica que circunda todos os outros componentes. A figura 1 mostra um esquema da Galáxia vista de perfil com os componentes descritos acima. Como é possível notar, os aglomerados globulares localizam-se no halo, região com menor densidade de gás e de metais. Essa região é o lar das estrelas de população II, incluindo as estrelas pobres em metais mencionadas anteriormente. As velhinhas também podem ser encontradas no bojo, que também acredita-se conter um buraco negro.

Já os aglomerados abertos e as estrelas de população I estão localizados no disco e braços espirais. A figura 2 apresenta uma visão artística (artística? hahaha) da Via Láctea vista de face. É nos braços espirais onde grande parte da ação ocorre: é lá que as estrelas se formam. São locais quentes e com altas densidades de gás. Também é possível localizar na figura 2 o Sol, que se encontra a uma distância de 26.000 anos-luz do centro da Galáxia, e demora mais ou menos 220 milhões de anos para dar uma volta completa na Via Láctea.

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Figura 2: Galáxia vista de face, mostrando a estrutura espiral

Uma pergunta que fica no ar (ou não): Como é possível saber a qual população uma estrela pertence sem saber sua temperatura nem a quantidade de metais em sua composição? Através de sua velocidade ao redor do centro da Galáxia. A figura abaixo mostra como são as órbitas das estrelas de diferentes populações (Lembrando que os jovens não costumam sair do quintal de casa e os mais velhinhos vão bem longe… e às vezes não voltam).

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Figura 3: Distribuição de velocidades das estrelas da Galáxia

Ou seja, nada impede que você, olhando para o disco da Galáxia, encontre eventualmente (mesmo que seja muuuuito improvável) uma estrela pertencente ao halo. Vale notar a legenda à esquerda dizendo “disco espesso”. Verdade seja dita: a Galáxia possui outros componentes além dos mencionados. Existem estudos que dividem o disco em disco  extremo (próximo ao plano Galáctico), disco fino e disco espesso (que faz interface com o halo), tanto por características dinâmicas quanto químicas das estrelas. Além disso, estudos recentes mostram que o halo da via Láctea na verdade é dividido em  duas componentes: o halo interno e  o halo externo. Um artigo [1] publicado recentemente, pioneiro nessa área, que sugere que uma parte do halo da Galáxia pode ter sido arrancada de galáxias menores em eventos de fusão. Assim, o trabalho sugere que algumas  (ou muitas) das estrelas do nosso halo podem ser “bastardas”. É mais uma evidência de que o trabalho está apenas no começo…

Referências:

[1] Carollo, D., et al. 2007, Nature, 450, 1020 (astro-ph0706.3005)

Censo Demográfico da Via Láctea – População III

junho 24, 2009

Pode-se dizer que uma estrela de população III é semelhante a um E.T. Tem gente que acha que existe. Alguns juram que já viram uma vez. Uns provam teoricamente sua existência e sabem que ninguém nunca vai achar um. Outros acham que é besteira, porém concordam que as teorias sobre eles explicam certos fenômenos. E por último, e não menos importante, existem também os que não acham nada…

É bom lembrar que tanto as estrelas jovens (população I) como as mais velhas (população II) foram classificadas e separadas a partir de observações do comportamento de aglomerados. No caso da população III a situação é um pouco diferente. Por definição, essa população é composta pelas primeiras estrelas formadas no Universo. Dessa forma, existe muita especulação, especialmente sobre a distribuição de massa desses objetos. Alguns dizem que as massas envolvidas são muito baixas. Outros , que as massas são muito altas….

(A próxima série de posts será sobre a “função de criação” das estrelas, que se divide em “função de massa inicial” e “taxa de formação estelar”. A partir dessas quantidades é possível saber quantas estrelas são formadas em determinados períodos de tempo e como é a distribuição de massa das mesmas, dependendo das condições de densidade e temperatura do ambiente.)

A figura acima (que veio deste endereço), mostra uma concepção artística de estrelas de população III. Uma das hipóteses discutidas na literatura especializada (e, na minha modesta opinião, a mais convincente) mostra um cenário com estrelas hiper-massivas (com 100 vezes ou mais a massa do Sol), formadas a partir de um gás “primordial” (ou seja, composto SOMENTE de hidrogênio e hélio), em um ambiente extremamente quente e denso. Como visto anteriormente, estrelas com massas muito altas evoluem rapidamente e terminam suas vidas como supernovas de tipo II. Durante esse evento explosivo, (quase) todos os elementos da tabela periódica são formados, enriquecendo o meio e estimulando a formação da geração estelar seguinte.

Seguindo essa linha de raciocínio, nunca será possível observar efetivamente uma estrela de população III, pois ela nasceu há bilhões de anos atrás e viveu somente alguns milhões. O que pode ser feito então é estudar os padrões de abundâncias de elementos químicos em estrelas de massas baixas (população II – que ainda podem ser observadas pois vivem bilhões de anos) , muito possivelmente formadas à partir das primeiras nuvens enriquecidas do Universo, ou seja, a segunda geração estelar.  Tendo determinadas as quantidades de certos elementos químicos, é possível compará-las com modelos teóricos de evolução de estrelas de população III.

Existem alguns grupos de astrônomos pelo mundo que procuram por estrelas que provavelmente foram formadas nas nuvens pouco enriquecidas nos primórdios da Via Láctea. Esses objetos são chamados estrelas pobres em metais e seu estudo é de vital importância para o ramo das populações estelares. Até hoje, a estrela HE1327-2326 foi o objeto com menor quantidade de metais encontrada até hoje. Esta estrela possui uma quantidade de ferro 400.000 vezes MENOR que a do Sol. Ela é, sem dúvida, um registro fóssil dos primórdios da formação da nossa galáxia.

No último post da série será possível ver como a distribuição das populações estelares pela Galáxia dá aos astrônomos pistas sobre os processos e locais de formação das estrelas, aglomerados e até galáxias ao longo de todo o Universo como o conhecemos hoje.

Censo Demográfico da Via Láctea – População II

junho 17, 2009

Chegamos então à terceira idade. As estrelas de população II são as velhinhas com mais de 7.000.000.000 anos de idade, que povoam a parte inferior (massas mais baixas) do diagrama de evolução mostrado anteriormente. Além de idosas, algumas dessas estrelas também apresentam  anemia por deficiência de ferro. Enquanto as estrelas de população I possuem em sua composição de 1 a 2% de elementos pesados (metais, ou seja, tudo que não for hidrogênio nem hélio), a população II possui, em média, de 0,1 a 0,01%. Isso quer dizer que estas estrelas foram formadas em ambientes com pouca disponibilidade em metais. E o que isso significa? Este fato pode dar um indício da época de formação da estrela. No início do Universo, ainda não existiam os elementos pesados, que só foram sintetizados aos poucos nos interiores estelares e nas explosões de supernovas… então estrelas com poucos metais (chamadas na literatura especializada de Estrelas Pobres em Metais) são registros fósseis dos primórdios da Galáxia, que ainda “vivem” (e evoluem vagarosamente), ajudando na formação de teorias sobre as origens do Universo.

Quanto à sua dinâmica, as estrelas de população II se comportam de maneira um pouco diferente das estrelas de população I. Senhoras de idade avançada e vasta experiência devido às suas andanças pelo meio interestelar, elas possuem órbitas muito excêntricas e seu movimento não é confinado ao plano Galáctico. São encontradas prioritariamente no bojo e halo da Via Láctea (lembrando novamente que as componentes da Galáxias serão descritas com detalhe num futuro próximo). Pelo fato destas estrelas serem muito velhas, elas tiveram muito tempo para vagar pela Galáxia, e não são encontradas próximas ao seus locais de formação. Mesmo assim, conservam em sua atmosfera informações importantes acerca da composição química da nuvem que as gerou.

(Assim como os jovens, os velhinhos também se reúnem vez ou outra em grupos (aliás, com mais frequência do que imaginamos). São os já conhecidos  bailes da saudade. Nos idos da minha infância existia, lá no interiorzão onde meu pai nasceu, um baile da terceira idade na Casa de Cultura que fazia muito sucesso. O pessoal da melhor idade se aprumava todo e ia paquerar ao som de Nelson Gonçalves. Muitos casamentos depois dos 70 anos aconteceram ali. Era muito legal ver as pessoas alegres e cheias de vida indo encontrar seu par. Um caso bem próximo aconteceu com a mulher que ajudou a criar meu pai e meu tio, e também ajudou a cuidar de mim e de meus irmãos quando éramos crianças (e ajuda até hoje…). Ela, filha de Índios e de vida extremamente simples, saiu de casa ainda criança e nunca teve uma existência fácil. Hoje, aos 71 anos, ainda faz o melhor doce de figo do mundo, anda descalça no asfalto quente, nunca reclama e sorri o tempo todo. Encontrou seu primeiro namorado (que depois virou marido) aos 62 anos, justamente em uma dessas reuniões. Boas lembranças. Sempre que me pego reclamando de alguma coisa besta, lembro dela e paro na hora…)

Bom, voltando à vaca fria, no caso das estrelas  (velhas) de população II, as reuniões são chamadas de Aglomerados Globulares. São estruturas de forma aproximadamente esférica, sendo que seus componentes nasceram de uma mesma nuvem de gás e estão ligados gravitacionalmente uns aos outros. Levando em conta o fato de que as estrelas  em um dado aglomerado não nascem todas com a mesma massa, é possível acompanhar as diferentes formas de evolução estelar dentro do grupo. Em número de estrelas, podem conter desde dezenas de milhares até milhões de objetos.

m80

A figura acima (retirada deste endereço) mostra o Aglomerado Globular M80 (ou NGC 6093 para os íntimos). Esta aglomeração possui (da ordem de) centenas de milhares de estrelas que, como era de se esperar, possuem cor avermelhada, o que nos fornece pistas sobre, entre outros, suas temperaturas. Para uma versão com resolução (muito) maior clique aqui. Na Galáxia, existem em torno de 250 Aglomerados Globulares, com idades que podem chegar a 13 bilhões de anos, talvez tão velhos quanto as primeiras estrelas do Universo. Mas isso é assunto para o próximo post…

Censo Demográfico da Via Láctea – População I

junho 9, 2009

É a parte jovem da população da Via Láctea, composta por crianças e adolescentes com idades menores do que 7.000.000.000 de anos. O Sol está incluído nessa categoria, com idade próxima de 4.5 bilhões de anos. Essas estrelas são, em sua maioria, muito quentes e azuladas (como visto anteriormente aqui para estrelas de alta massa). Outra forma de diferenciação desses objetos é feita através da análise de sua composição química, sendo que esta população é comparativamente mais rica em metais que as demais (fato curioso: para os astrônomos, todo elemento químico detectado que não for hidrogênio nem hélio é considerado um “metal”).

Como não poderia deixar de ser, populações (em geral) com características distintas vivem em locais também distintos. Ou seja, fatores ambientais (densidade do meio, temperatura e etc.) nos dizem que tipo de estrela vive em determinado local. Pelo fato da população I ser jovem, espera-se encontrar esses objetos próximos aos seus locais de formação, ou seja, em regiões com alta concentração de gás, poeira e altas temperaturas. Essas regiões (por exemplo Regiões HII) localizam-se no disco e braços espirais da Galáxia.

E, por último (mas tão importante quanto) pode-se estudar a dinâmica do objeto, através de, por exemplo, sua velocidade espacial, a forma e orientação da sua órbita ao redor do centro da Via Láctea e sua posição atual no céu. No caso da população I, as órbitas se apresentam com formas quase circulares e confinadas ao plano  Galáctico. Resumindo, as estrelas jovens (diferentemente dos humanos jovens) são bem comportadas, nunca saem da vizinhança e não correm alucinadamente pela rua, sempre ficam na calçada. Claro que sempre existem alguns jovens revoltados que, quando se veem no meio de um lugar muito cheio de gente, acabam explodindo

(Lembrando que no último post desta série tentarei fazer um panorama geral sobre como se apresenta a distribuição das populações na Galáxia, de acordo com as características citadas acima. Talvez então a analogia com bom comportamento, ruas e calçadas fique mais clara).

pleiades

Como de costume, os jovens se reúnem em grupos. No caso das estrelas de população I, essas aglomerações são os Aglomerados abertos e contém da ordem de centenas de estrelas. Uma das aglomerações mais conhecidas são as Plêiades (que podem ser vistas no céu a olho nu), mostradas na figura acima (retirada daqui).