Medidas na astronomia, endereço e perspectiva cósmica

“Pálido ponto azul”. Foi assim que o grande cientista, Carl Sagan, descreveu a Terra em uma foto tirada pela sonda espacial Voyager I, a uma distância de seis bilhões de quilômetros. No dia a dia, ao falarmos de astronomia, a ideia recorrente que vem à mente é a do sistema solar, com seus 8 planetas e o Sol. Todavia, levando em conta o contexto do universo, as distâncias envolvidas em nossa vizinhança são completamente ínfimas.

Alguns séculos atrás, tínhamos o modelo geocêntrico em mente, o qual colocava a Terra como “centro do Universo”, com a lua, o Sol e outras estrelas orbitando-a. Com a vinda de Copérnico e Galileu, nosso planeta perdeu sua “exclusividade” de forma que começávamos a ter uma melhor noção da imensidão na qual estamos inseridos.

É importante termos noção de nosso “endereço cósmico”, o qual nos situa no universo. Imagine que você esteja preenchendo um formulário para o recebimento de uma encomenda, no qual precisará explicitar a localização de sua casa. Nosso lar, a Terra, é, em nossa analogia, sua casa, sendo assim a primeira linha de nosso endereço cósmico. O raio da Terra é de aproximadamente 6400 km. A segunda linha de nosso endereço é o sistema Solar, sendo o equivalente à rua na qual você reside. O raio do sistema Solar, considerando o afélio (maior distância da órbita de um planeta do Sol) de Netuno, é de, aproximadamente, 4.545.000.000 km. Para a terceira linha de nosso endereço, temos o bairro, o qual corresponde a nossa galáxia, a Via-Láctea, cujo raio é, em torno, de 500.000.000.000.000.000 km. A sua cidade, juntamente com outras vizinhas, constituiria, em nossa analogia, o chamado “grupo local”, que é um conjunto de mais de 54 galáxias, relativamente próximas entre si, sendo a maioria galáxias anãs (também chamadas de galáxias satélites). As duas principais galáxias do grupo local são a Andrômeda e a Via-Láctea, as quais irão colidir nos próximos 4 bilhões de anos. O raio do grupo local é da ordem de 50.000.000.000.000.000 km. Avançando mais, temos a quinta linha de nosso endereço cósmico, o superaglomerado de Virgem, equivalendo ao seu estado. O superaglomerado de Virgem possui um raio na ordem de 500.000.000.000.000.000.000 km. Nessa escala, os pontos que vemos no céu noturno aqui na Terra passam a ser galáxias inteiras, cada uma contendo milhões ou até bilhões de estrelas. Porém, o superaglomerado de virgem é somente um dentre os estimados 10 milhões de superaglomerados, os quais compõe a próxima linha de nosso endereço cósmico: o universo observável. Em termos simples, o universo observável é a fronteira na qual podemos enxergar. O universo tem 13.7 bilhões de anos e, sendo a velocidade da luz finita, não podemos vislumbrar distâncias além de 130.000.000.000.000.000.000.000 km, simplesmente pelo fato da luz de tais regiões não terem tido o tempo, em toda a história do universo, para nos alcançar. Mas não se confunda! O universo observável não é uma barreira física, mas, sim, um “limite visual”. Em nossa analogia, o quinto (e último) endereço cósmico é o limite de localização nacional.

Empossados do conhecimento de nosso lugar no universo, enxergamos com clareza a magnitude espacial deste. Como vimos, conforme evoluímos, as distâncias envolvidas crescem cada vez mais, de forma que o uso de quilômetros passa a ser pouco vantajoso. Desse modo, torna-se óbvia a necessidade do emprego de novas unidades de medidas. Na astronomia e astrofísica, as unidades utilizadas para distâncias são:

-unidade astronômica (u.a): distância da Terra ao Sol. 1u.a=149.600.000 km -ano-luz: distância a qual a luz percorre no período de um ano. 1 ano-luz=63.241 u.a -parsec: é definido com base em triângulos, como mostra a foto 2. 1 parsec=3.26 anos-luz (aproximadamente)

A estimativa de distâncias é uma das maiores dificuldades encontradas na astronomia. Apesar de parecer trivial, a medição das distâncias colossais, seja de estrelas ou galáxias distantes, pode vir a tornar-se uma tarefa extremamente complexa. Existem técnicas e aproximações que são usadas para as estimativas, as quais variam de acordo com a magnitude da distância envolvida. A única forma direta de se medir distâncias na astronomia/astrofísica é pelo uso da paralaxe estelar. A paralaxe estelar é mensurada a partir da órbita da Terra em torno do Sol, sendo que, para dois pontos distintos da órbita (A e B, como mostrado na foto 3), haverá uma diferença na posição aparente do objeto observado. Podemos então, com simples trigonometria, calcular a distância até tal objeto. Todavia, a simplicidade ofertada pelo uso da paralaxe estelar é limitada, sendo que o método é eficiente para distâncias menores de 1kpc (quilo-parsec). Para distâncias

maiores, outros métodos (não diretos) têm de ser aplicados. Para técnicas mais sofisticadas, é feito o uso de diagramas HR, estudo de estrelas de brilho variável Cefeida, supernovas e a lei de Hubble. Posteriormente serão publicados artigos dedicados a cada método mencionado.

Foto 1: “Pálido ponto azul” (foto tirada pela sonda Voyager) Foto 2: definição de parsec Foto 3: Paralaxe estelar

Material de referência: Cosmos: A Spacetime Odyssey (2014) 50 ideias de astronomia que você precisa conhecer (Giles Sparrow)

The evolving universe (S. George Djorgovski)