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Como medimos o universo?

por em 09/05/2016 em Ciência | Nenhum comentário

Como medimos o universo?

Acho que posso dizer que o universo é um tanto quanto grande, os corpos celestes estão, literalmente, astronomicamente longe uns dos outros. Até mesmo a distancia entre a Terra e a Lua chega a ser desconcertante.

Medir a distância entre o Sol e os planetas do nosso sistema é relativamente “fácil”, temos várias sondas espalhadas pelo sistema que ajudam muito o trabalho. Mas, provavelmente, a sua criança interior já se perguntou como que os cientistas medem a amplitude e profundidade da Via Láctea, ou até mesmo como sabemos as distâncias que outras galáxias estão em relação a nós. Mas não é tão complicado assim, na verdade, tudo começa com matemática de ensino médio.

Essa foto nos dá uma ideia de quão longe a Lua está

Triângulos

Antes de tudo, eu quero que você realize um experimento científico. Comece estendendo seu dedo indicador a alguns centímetros de seu rosto, bem de frente para seu nariz. Feche um olho, agora mude para o outro, continue alternando algumas vezes.

Como deve perceber, seu dedo parece ficar pulando da esquerda para direita. Agora quero que repita o experimento, só que dessa vez deixe seu dedo a uma distancia maior de seu rosto. Ele ainda parece mudar de um lado para outro, mas não tanto quanto antes.

Parabéns! Você acabou de descobrir a Paralaxe. Esse é o lado bom de termos dois olhos, nosso cérebro consegue facilmente julgar distâncias. A distância entre os nossos olhos formam a base de um triangulo longo, o quanto que o objeto se desloca de um olho para outro lhe dá um dos ângulos do triangulo. Basta um pouco de trigonometria que você aprendeu no ensino médio (ou não) e pronto, já pode saber a sua distância em relação ao objeto.

Tá, isso é muito legal, mas não conseguimos saber a distância de uma estrela só de olhar para ela. Mas ainda podemos jogar o mesmo jogo, só precisamos de olhos mais distantes um do outro. Podemos então calcular a distancia entre a Terra e o Sol utilizar a Lua como nossos olhos, usando as suas fases para saber qual o ângulo do Sol sobre ela. Isso é basicamente um triangulo imenso (que comecem as conspirações illuminati) – a propósito, como a Lua está mais próxima, podemos calcular a sua distância apontando laser para sua superfície e ver quanto tempo leva para fazer o caminho de ida e volta.

E quanto as outras estrelas? Sabemos que a terra se desloca no espaço conforme orbita o sol, que tal observarmos uma estrela no verão e posteriormente no inverno? Claro que é necessário sabermos o quanto que a Terra se deslocou, o que é fácil de calcular já que sabemos a distância entre a Terra e o Sol. Dessa forma podemos calcular a distância de uma estrela pelo quanto que ela se deslocou no nosso céu de uma estação à outra.

paralaxe

paralaxe

Só há um problema, a maioria das estrelas estão tão longe que não conseguimos fazer um triângulo grande o suficiente para calcularmos sua distância – é necessário algo mais.

Algo melhor que triângulos

Para irmos mais longe no cosmos, precisamos mudar o método de medição. Que tal usarmos um conceito muito mais simples? O brilho. Se eu sei o quão brilhante algo é, eu posso saber o quão distante ele está pela quantidade de luz que chega a nós. É super simples, só precisamos saber exatamente o quão brilhantes são as coisas no espaço.

Felizmente, a natureza nos provê algumas “velas Padrão”. Uma delas é um tipo de estrela chamada Cepheid. Essa estrela alterna o seu brilho em questão de dias. Isso em si não é nada demais, mas o interessante é que o tempo entre os episódios é proporcional ao seu verdadeiro brilho. Quanto mais brilhante é uma Cepheid, maior será o seu ciclo. Sendo assim, é fácil sabermos qual o seu brilho real para compararmos ao quanto de brilho que chega a nós e usarmos isso para calcularmos qual a sua distância.

Outra vela padrão utilizada são as Supernovas, mais especificamente as do tipo Ia. Essa Supernova surge após uma Anã branca colapsar com o seu próprio peso – geralmente em um sistema binário, onde a anã branca irá roubar, aos poucos, a massa de outra estrela – a explosão resultante irá despedaçar a anã branca e produzir uma Supernova.

Impressão Artística de uma anã branca

Impressão Artística de uma anã branca

O interessante é que a natureza impõe um limite de massa que uma anã branca é capaz de ter – cerca de 1,4 vezes a massa do Sol – proporcionando que todas Supernovas de anãs brancas atinjam quase a mesma produção máxima de energia. Assim sabemos, aproximadamente, qual o seu brilho real.

Fontes

Space

Nasa

Origens: Catorze Bilhões De Anos De Evolução Cósmica (Neil deGrasse Tysson, Donld Goldsmith)

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