O primeiro objeto celeste cuja distância à Terra foi calculada com alguma precisão foi a Lua. Há mais de 2.100 anos, o astrônomo grego Hiparco conseguiu, através da trigonometria de um eclipse lunar, calcular essa distância dentro de alguns pontos percentuais da estimativa moderna. Sua estimativa era de cerca de 374.000 a 426.000 quilômetros, enquanto em média o valor verdadeiro – ou suponho “verdadeiro” – é de cerca de 384.000. Então, isso foi uma realização fantástica na época.
A próxima grande questão neste ramo da astronomia tornou-se: quão longe estava o Sol da Terra e, além disso, quão longe estavam as outras estrelas? O sistema ptolomaico supunha que a esfera heliocêntrica estava muito mais distante da Terra do que a esfera lunar, e que a esfera na qual as estrelas estavam fixadas estava muito mais longe ainda. Mas quanto mais?
Acontece que essas questões permaneceram objeto de pouco mais do que suposições educadas por cerca de 1800 anos após a medição notavelmente precisa de Hiparco da distância da Lua. Seu método não poderia ser usado para medir a distância ao Sol a menos que o diâmetro do Sol fosse conhecido, e não havia como determinar isso na época.
Em uma coincidência notável que acabaria se revelando extremamente significativa para o desenvolvimento da astronomia, verifica-se que o diâmetro aparente do Sol e da Lua no céu são quase exatamente os mesmos porque as proporções entre os diâmetros dos dois objetos e suas as respectivas distâncias da Terra também são quase idênticas – o Sol é cerca de 400 vezes maior e 400 vezes mais distante.
Mas esse fato permaneceu desconhecido por quase 2.000 anos. As estimativas antigas e medievais da distância ao Sol permaneceram em grande parte suposições, e essas suposições acabaram sendo muito conservadoras. Por exemplo, Ptolomeu estimou a distância em cerca de quatro milhões de milhas, o que representa cerca de 5% do valor real. Enquanto isso, estimava-se que as estrelas que não o Sol estavam a dezenas de milhões de quilômetros de distância.
É importante não entrar muito na história Whig a esse respeito: embora esses valores, especialmente o último, tenham se mostrado radicalmente incorretos, lembre-se de que milhões e dezenas de milhões de milhas ainda eram distâncias quase incompreensivelmente vastas, em um mundo em que os modos básicos de transporte se moviam a apenas alguns quilômetros por hora.
De qualquer forma, qualquer coisa que se assemelhasse a uma estimativa precisa da distância da Terra ao Sol teria que esperar até o século XVII. O primeiro cientista que chegou perto de determinar a distância real foi o grande polímata holandês Christaan Huygens, que em 1659 calculou a distância como 1,068 do que eventualmente seria considerado uma unidade astronômica (Uma unidade astronômica é a distância média do Sol à Terra ). Então isso foi muito perto – mas acontece que os historiadores da ciência são muito severos. Huygens cometeu vários grandes erros em seu cálculo da questão, que praticamente se anularam, então ele não recebe crédito por fazer o primeiro cálculo razoavelmente preciso.
Essa conquista vai para Giovanni Cassini e seu assistente Jean Richer, que entre 1671 e 1673 observaram a órbita de Marte simultaneamente da Guiana Francesa e de Paris, que então usaram para calcular a distância ao planeta via paralaxe. Isso, por sua vez, permitiu que eles estimassem a escala de todo o sistema solar conhecido – o Sol e os seis planetas – dentro de cerca de 7% dos números aceitos hoje.
O verdadeiro valor foi determinado com ainda mais precisão um século depois, usando o trânsito de Vênus – isso produziu estimativas dentro de dois por cento do valor moderno, que é de cerca de 150 milhões de quilômetros.
Mesmo assim, a distância da Terra às outras estrelas observáveis – apenas algumas dezenas de milhares com os instrumentos da época – novamente permaneceu quase totalmente especulativa até meados do século 19, quando os telescópios se tornaram poderosos o suficiente para medir a primeiras paralaxes estelares. (A primeira estrela a ter sua distância medida foi 61 Cygni, que foi determinada por Fredrich Bessel em 1838 estar a cerca de 10 anos-luz da Terra).
Isso deve nos dar uma certa pausa: ainda hoje existem pessoas que têm um avô que estava vivo na época em que a distância até as estrelas mais próximas – que acaba sendo uma distância quase indescritivelmente pequena no contexto do que é agora o universo conhecido – foi determinado pela primeira vez. Essas medições iniciais encontraram valores entre 4,3 e algumas dezenas de anos-luz, para as estrelas cujas paralaxes podiam ser medidas em meados do século XIX. Um ano-luz é a distância que a luz percorre em um ano solar, que é cerca de 63.000 vezes a distância da Terra ao Sol. Assim, mesmo as estrelas mais próximas estavam centenas de milhares ou milhões de vezes mais distantes da Terra do que o Sol.
Aqui está uma maneira de conceituar as distâncias envolvidas em algo diferente de termos puramente abstratos e matemáticos: Um milésimo da velocidade da luz é aproximadamente 300 quilômetros por segundo. Uma nave movendo-se a essa velocidade cobriria a distância de Nova York a Chicago em quatro segundos e chegaria a Seattle nove segundos depois. Isso é aproximadamente 27 vezes mais rápido que a velocidade mais alta alcançada por qualquer espaçonave tripulada (as cápsulas Apollo em sua velocidade máxima de reentrada), e ainda várias vezes mais rápido que a velocidade mais alta alcançada por qualquer espaçonave, ponto final (um satélite de observação solar em seu aproximação mais próxima do Sol, quando o campo gravitacional do Sol o acelerou até sua velocidade máxima).
Levaria dezenas de milhares de anos, viajando a essa velocidade, para alcançar as estrelas mais próximas da Terra, no que é apenas um pequeno canto da Via Láctea.
O que nos leva à próxima grande questão enfrentada pelos astrônomos, que era quão grande era a galáxia, e a própria galáxia era como se fosse?
A tecnologia telescópica melhorou rapidamente ao longo do século 19, mas mesmo assim a paralaxe das estrelas mais próximas da galáxia pôde ser medida. A tecnologia aprimorada, no entanto, resolveu uma parte de uma questão de longa data: as chamadas nebulosas galácticas eram compostas de estrelas individuais? Por alguns séculos, os astrônomos especularam se pelo menos algumas das nebulosas – a palavra latina significa “nuvens” e foi usada para descrever qualquer objeto astronômico difuso cujos contornos eram difíceis de discernir – poderiam ser realmente estrelas extremamente distantes. No século 18, Kant especulou que eles poderiam até ser o que ele chamou de “universos insulares”, também conhecidos como outras galáxias fora da própria Via Láctea.
No início do século 20, os telescópios haviam melhorado o suficiente para determinar que algumas das nebulosas, como a famosa da constelação de Andrômeda, eram de fato compostas por vastas coleções de estrelas individuais. Mas se essas coleções estavam dentro ou fora da Via Láctea permaneceu uma questão de intenso e acalorado – para os astrônomos de qualquer maneira – debate, uma vez que ainda não havia como determinar as distâncias para as estrelas mais próximas.
Então, em 1908, uma astrônoma de Harvard, Henrietta Swan Leavitt, fez uma das descobertas mais importantes da história da ciência. Leavitt não era realmente considerada uma astrônoma de verdade por Harvard – ela era uma assistente mal paga cujo trabalho era ser um “computador” das informações coletadas em chapas fotográficas tiradas de estrelas. Enquanto fazia este trabalho, ela estudou as características de milhares de variáveis Cefeidas: estrelas que mudam de brilho dentro de um período estável bem definido. O que Leavitt percebeu foi que essas características possibilitavam estabelecer a verdadeira luminosidade – em oposição à luminosidade aparente – dessas estrelas, o que, por sua vez, significava que elas poderiam ser usadas para estabelecer distâncias astronômicas muito maiores do que poderiam ser determinadas por observações de paralaxe estelar.
Isso quase imediatamente mudou toda a estrutura do debate astronômico sobre distâncias trans-solares. Dentro de uma década, Harlow Shapley usou Cefeidas para determinar limites básicos sobre o tamanho e a estrutura da Via Láctea e para colocar a localização do Sol dentro dela. (Leavitt morreu em 1921, e embora seu trabalho tenha sido inicialmente apropriado por seus supervisores com muito pouco crédito para ela, suas descobertas foram tão evidentemente de importância impressionante que tentativas foram feitas em meados da década de 1920 para lhe conceder um Prêmio Nobel. que infelizmente não pode ser concedido postumamente).
Em 1920, Shapley e Heber Curtis realizaram um famoso debate sobre o tamanho do universo como era então entendido. Shapley argumentou que as nebulosas galácticas eram parte ou pelo menos adjacentes à Via Láctea, que ele considerava ser o universo. Ele também colocou o Sol (corretamente) em direção às bordas externas da galáxia. Curtis argumentou que as nebulosas eram, como Kant pensava, galáxias completamente separadas. (Shapley pensou que isso era impossível, porque as distâncias envolvidas para que isso fosse verdade teriam que ser de pelo menos milhões de anos-luz – distâncias que os astrônomos da época geralmente consideravam vastas demais para serem realmente possíveis).
Pouco depois, Edwin Hubble usou o novo telescópio gigantesco no observatório de Mt. Wilson, na Califórnia, para determinar a distância de uma variável Cefeida na nebulosa de Andrômeda, provando conclusivamente que Curtis estava certo – a “nebulosa” era de fato uma área totalmente separada. galáxia, a pelo menos um milhão de anos-luz de distância da Terra. (O valor contemporâneo é de 2,5 milhões de anos-luz.). Surpreendentemente, a determinação de Hubble de que havia de fato outras galáxias no universo não foi sua descoberta mais importante: seria a existência do desvio para o vermelho, que permitiu o desenvolvimento de toda a estrutura da cosmologia moderna.
Essa estrutura determinaria, ao longo das próximas décadas, que o universo observável tinha bilhões de anos-luz de extensão (no contexto da teoria do Big Bang, que estava sendo desenvolvida inicialmente por Georges Lemaitre, um padre belga, ao mesmo tempo tempo Hubble estava fazendo suas descobertas, quanto do universo é realmente observável da Terra é limitado por vários limites absolutos). O valor atual é de cerca de 92 bilhões, para ser inexato.
Essas distâncias são basicamente inconcebíveis para a mente humana. Em suma, descobriu-se que um universo considerado quase incomensuravelmente vasto pelos astrônomos antigos era milhões de vezes maior do que aquele pelos astrônomos do início do período moderno, trezentos anos atrás. Então, dentro de algumas gerações, descobriu-se que o universo – mais propriamente o universo observável – era milhões de vezes maior do que o universo milhões de vezes maior que substituiu o modelo ptolomaico (que novamente foi considerado dezenas de milhões de milhas em extensão).
Esta história, eu acho, deve produzir uma certa dose de humildade intelectual. Pode ser que o telescópio Webb – que está indo para sua localização permanente a quase um milhão de milhas da Terra e é 100 vezes mais poderoso que o telescópio espacial Hubble – faça descobertas que farão com que o modelo cosmológico atual pareça tão ultrapassado quanto esse. dos astrônomos do início do século 20 parece hoje.
Fonte:
https://www.lawyersgunsmoneyblog.com/2021/12/the-expanding-universe
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Artigo original:
spacetoday.com.br