A magnitude das distâncias entre os corpos celestes sempre surpreendeu a humanidade. Neste artigo, forneceremos uma breve visão geral dos métodos usados para medir distâncias no espaço, seguida da apresentação de dados numéricos que ajudarão na compreensão da magnitude do universo.
Medindo distâncias dentro do sistema solar
A unidade fundamental de medida empregada em distâncias astronômicas é a unidade astronômica (UA), denotando a distância média entre a Terra e o Sol. Servindo como ponto de referência fundamental para medições interplanetárias, a AU facilita cálculos precisos de distâncias celestes.
Método de paralaxe
Para entidades celestes próximas em nosso sistema solar, como planetas, luas e asteróides, os astrônomos utilizam o método de paralaxe. Essa técnica aproveita o deslocamento aparente de um objeto quando observado de diferentes pontos de vista. Ao quantificar o ângulo de paralaxe e aplicar os princípios trigonométricos, a distância ao objeto pode ser determinada com precisão.
Radar
O alcance do radar representa um método inestimável para medir distâncias dentro do sistema solar. Essa metodologia envolve a transmissão de ondas de rádio em direção a um corpo celeste e a posterior medição do tempo de retorno das ondas. Ao incorporar a velocidade da luz, o tempo de ida e volta facilita cálculos precisos de distância.
Distâncias estelares: Proxima Centauri e além
Determinar as distâncias das estrelas torna-se mais desafiador devido às suas vastas extensões espaciais. No entanto, os astrônomos desenvolveram uma infinidade de métodos adaptados para distâncias específicas, permitindo medições precisas de distâncias celestes.
Paralaxe trigonométrica
O método de paralaxe trigonométrica, semelhante ao seu uso no sistema solar, é empregado para medir distâncias de estrelas próximas. Esta abordagem capitaliza a medição da mudança aparente na posição de uma estrela como consequência do movimento orbital da Terra em torno do Sol. Por meio da observação meticulosa desse deslocamento ao longo do tempo, os astrônomos podem determinar a distância da estrela empregando os princípios fundamentais da trigonometria.
Velas padrão
Para determinar distâncias a corpos celestes mais remotos, os astrônomos contam com velas padrão – objetos que possuem luminosidade intrínseca conhecida. Dois exemplos proeminentes de velas padrão são variáveis Cefeidas e supernovas do Tipo Ia.
As variáveis cefeidas, caracterizadas por sua natureza pulsante, exibem flutuações regulares de brilho. Ao medir com precisão o período dessas oscilações de brilho, os astrônomos podem determinar sua luminosidade intrínseca, possibilitando posteriormente estimativas de distância por meio de comparações com o brilho observado.
As supernovas do tipo Ia, resultantes do desaparecimento explosivo de estrelas anãs brancas, servem como velas padrão confiáveis devido ao seu brilho intrínseco consistente. Ao contrastar o brilho observado das supernovas do Tipo Ia com sua luminosidade esperada, os astrônomos podem inferir com precisão suas distâncias.
Paralaxe espectroscópica
Para estrelas situadas além da faixa de medição de paralaxe trigonométrica, o método de paralaxe espectroscópica é empregado.
A paralaxe espectroscópica depende da correlação entre o tipo espectral de uma estrela e sua luminosidade intrínseca. Examinando a cor observada (tipo espectral) de uma estrela e comparando-a com a cor prevista com base em suas características intrínsecas, os astrônomos podem estimar sua distância.
Distâncias galácticas: a Via Láctea e além
A medição das distâncias dentro da nossa galáxia, da Via Láctea e de outras galáxias é um empreendimento intrincado e desafiador enfrentado pelos astrônomos. Dadas as vastas escalas cósmicas envolvidas, determinar com precisão essas distâncias requer a utilização de uma gama diversificada de metodologias adaptadas para abordar as complexidades de cada escala de distância.
Radiação cósmica de fundo em microondas
A radiação cósmica de fundo (CMB), originária do universo primordial, representa um tesouro de informações sobre os estágios iniciais da evolução cósmica.
Ao analisar meticulosamente as sutis variações de temperatura no CMB, os cientistas podem sondar a estrutura em larga escala do universo e obter informações valiosas sobre sua composição, evolução e características espaciais.
Desvio para o vermelho galáctico
As pesquisas de desvio para o vermelho galáctico permitem aos astrônomos mapear abrangentemente a estrutura em larga escala do universo e determinar as distâncias entre galáxias. Essas pesquisas envolvem medições sistemáticas dos desvios para o vermelho de um vasto número de galáxias dentro de uma região específica do céu. Ao analisar os padrões de agrupamento e os dados de desvio para o vermelho, os astrônomos podem construir mapas tridimensionais, fornecendo insights inestimáveis sobre a distribuição e as distâncias entre galáxias em uma escala cósmica.
Foto: Aleš Tošovský (Wikimedia) ©️CC BY-SA 3.0
O conceito de ano-luz
Na vasta extensão do universo, os astrônomos costumam empregar uma unidade de distância conhecida como ano-luz para medir os imensos vãos entre os objetos celestes.
Em primeiro lugar, vamos estabelecer o que representa um ano-luz. Ao contrário do seu nome, um ano-luz não é uma medida de tempo, mas sim uma medida de distância. Especificamente, representa a distância que a luz, viajando a uma velocidade surpreendente de aproximadamente 299.792 quilômetros por segundo (ou cerca de 186.282 milhas por segundo), pode percorrer no período de um ano.
Para entender a magnitude dessa distância, imagine um único ano passando enquanto a luz viaja sem impedimentos pelo vácuo do espaço. Ao longo desse intervalo de tempo, a luz pode percorrer uma distância impressionante de cerca de 9.500.000.000.000 quilômetros (ou aproximadamente 5.900.000.000.000 milhas). Esta extensão prodigiosa ilustra a vastidão do cosmos e as imensas distâncias entre os corpos celestes.
O uso de anos-luz se mostra indispensável na astronomia, permitindo aos cientistas descrever e quantificar distâncias astronômicas de maneira compreensível. Como unidade universal, facilita a comunicação e auxilia na comparação de objetos espalhados pelo universo.
Um dos principais benefícios do uso de anos-luz é a capacidade de medir distâncias em escala cósmica sem recorrer a números complicados. Dadas as proporções colossais do cosmos, expressar distâncias apenas em quilômetros ou milhas levaria a números excessivamente longos e impraticáveis. Ao usar anos-luz, os astrônomos podem transmitir distâncias astronômicas de forma sucinta, fornecendo uma representação mais gerenciável e intuitiva.
Além disso, os anos-luz permitem aos astrônomos estabelecer conexões temporais com objetos distantes. Devido à velocidade finita da luz, a observação de fenômenos astronômicos geralmente envolve o estudo da luz que levou um tempo substancial para chegar até nós. Por exemplo, quando olhamos para uma estrela localizada a 50 anos-luz de distância, a luz que entra em nossos telescópios percorreu 50 anos antes de chegar até nós. Em essência, percebemos a estrela como era há 50 anos, oferecendo-nos um vislumbre do passado.
Esse fenômeno também revela um aspecto cativante da astronomia. Ao examinar objetos a várias distâncias, os astrônomos podem examinar a evolução e a dinâmica do universo ao longo de sua história. Por exemplo, ao observar uma galáxia distante localizada a bilhões de anos-luz de distância, testemunhamos a galáxia como ela era há bilhões de anos, o que nos dá uma visão dos estágios iniciais do universo.
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Distâncias de alguns corpos celestes e galáxias da Terra
Abaixo está uma tabela apresentando as distâncias médias de vários corpos celestes e galáxias de nosso planeta natal, a Terra.
| Corpos celestiais | Quilômetros (Milhas) |
|---|---|
| Lua | 384.400 (238.900) |
| Vênus | 42.000.000 (26.000.000) |
| Marte | 78.000.000 (49.000.000) |
| Mercúrio | 92.000.000 (58.000.000) |
| Sol | 150.000.000 (93.000.000) |
| Júpiter | 629.000.000 (391.000.000) |
| Saturno | 1.280.000.000 (795.000.000) |
| Urano | 2.731.000.000 (1.697.000.000) |
| Netuno | 4.485.000.000 (2.787.000.000) |
Com base nesses dados e supondo que as distâncias permaneçam constantes, você poderia chegar à Lua em 53 dias, Marte em 30 anos e o Sol em 57 anos, viajando a uma velocidade de 300 km/h em uma Ferrari. Se você viajasse para Netuno nessa velocidade, levaria aproximadamente 1.706 anos. No entanto, devido à mudança da distância ao longo do tempo, você pode experimentar um atraso de vários séculos.
Se você usasse um avião de passageiros viajando a 1000 km/h em vez de uma Ferrari, poderia chegar à Lua em 16 dias, Marte em 9 anos, o Sol em 17 anos e Netuno em 512 anos.
Vamos imaginar que você gastou todo o seu dinheiro e construiu uma espaçonave semelhante à Apollo 10. A velocidade máxima registrada pela Apollo 10 foi de cerca de 40.000 km/h. Se desconsiderarmos o tempo necessário para atingir a velocidade de 40.000 km/h, poderíamos chegar à Lua em 9,6 horas, Marte em 81 dias, o Sol em 156 dias e Netuno em 13 anos. No entanto, conforme mencionado na frase anterior, esse cálculo é baseado na suposição de que você atinge instantaneamente uma velocidade de 40.000 km/h, não se desvia de seu curso, não diminui sua velocidade e assume que a distância permanece constante. É puramente um cenário teórico.
| Estrelas | Anos luz |
|---|---|
| Alpha Centauri | 4,34 |
| Sirius | 8,6 |
| Vega | 25 |
| Arcturo | 37 |
| Aldebarã | 65 |
| Canopus | 310 |
| Betelgeuse | 550 |
| Rígel | 860 |
| Deneb | 2600 |
Se quiséssemos nos aventurar além do Sistema Solar e viajar para outra estrela ou sistema estelar, os desafios se tornariam ainda mais assustadores. A estrela mais próxima de nós depois do Sol, Alpha Centauri, está a aproximadamente 4,34 anos-luz de distância. Isso é aproximadamente 41 trilhões de quilômetros ou 26 trilhões de milhas. Com base nessas distâncias e considerando as velocidades mencionadas acima, seriam necessários aproximadamente 16 milhões de anos para chegar a Alpha Centauri com uma Ferrari, 4,7 milhões de anos com um avião de passageiros e 117.180 anos com a Apollo 10.
| Galáxias | Anos luz |
|---|---|
| Galáxia de Andrômeda | 2.500.000 |
| Galáxia Cartwheel | 500.000.000 |
| Galáxia Cometa | 3.200.000.000 |
| Cosmos Redshift 7 | 12.900.000.000 |
O próximo passo é a viagem intergaláctica. De fato, ao lidar com distâncias tão vastas, esse tipo de análise torna-se extremamente difícil e até sem sentido. Isso ocorre porque o universo está em constante expansão e, à medida que as distâncias intergalácticas aumentam, a taxa de expansão também aumenta proporcionalmente. Portanto, se considerarmos a constante de Hubble como referência, a galáxia que você deseja alcançar com os veículos mencionados acima estaria se afastando de você mais rápido que a velocidade do seu veículo e você nunca conseguiria chegar ao seu destino (excluindo a aproximação galáxias, como Andrômeda). No entanto, ainda podemos fazer alguns cálculos com base nas distâncias atuais para satisfazer sua curiosidade e compreender a enormidade do universo.
A galáxia principal mais próxima da Via Láctea é Andrômeda, que está a aproximadamente 2,5 milhões de anos-luz de distância de nós. Isso é cerca de 23.652.000.000.000.000.000 quilômetros. Você pode percorrer essa distância em 9.000.000.000.000 anos com uma Ferrari, 2.700.000.000.000 anos com um avião de passageiros ou 67.500.000.000 anos com a Apollo 10. 67.500.000.000 anos significa quase 5 vezes a idade do universo.
- Stellarium Web Online Star Map, stellarium-web.org
- List of galaxies, Wikipedia English