Se o universo se estende para sempre e se está cheio de estrelas, por que o céu noturno está escuro? Esta é uma pergunta que tem sido feita por filósofos e cientistas desde a Antiguidade. Assim como um observador vê árvores em todas as direções quando está em uma floresta, toda linha de visão em um universo infinito deve terminar com o brilho de uma estrela. O resultado líquido deve ser um céu em chamas com luz celestial. Não apenas o céu noturno deve ser tão brilhante, se não mais brilhante, do que durante o dia, mas o calor de todos esses sóis deve ser suficiente para ferver os oceanos da Terra! Portanto, a cena estrelada mostrada na figura impressionante que acompanha este artigo deve parecer estar faltando estrelas quando comparada à contemplação do Cosmos acima.
Edgar Allen Poe refletiu sobre esse quebra-cabeça em seu trabalho de 1850, intitulado "O poder das palavras". Ele se referiu à iluminação combinada irradiada pela luz celeste como as "paredes douradas do Universo". Por exemplo, um observador em uma floresta vê uma tela de árvores porque a floresta continua além do limite de fundo - a distância média na qual a linha de visão é interrompida por uma árvore. Da mesma forma, a partir de qualquer ponto de um universo infinito cheio de estrelas, as estrelas próximas devem se sobrepor a estrelas mais distantes até que cada centímetro quadrado da vista seja preenchido com a luz de um sol distante.
As estimativas atuais colocam o número de estrelas no Universo em 70 sextilhões (70.000 milhões de milhões), com base em uma pesquisa de 2003 concluída por astrônomos australianos. Isso é dez vezes o número de grãos de areia em todas as praias e desertos da Terra combinados e certamente mais que o suficiente para encher o céu inteiro com a luz das estrelas!
Mas, o céu noturno não está inundado à luz do Universo, então os primeiros teóricos especularam que as estrelas eram limitadas em número ou que sua luz, de alguma forma, falhou em alcançar a Terra. Quando a poeira interestelar foi descoberta, alguns pensaram que o motivo havia sido encontrado. Porém, os cálculos indicaram rapidamente que, se as partículas de poeira absorvessem toda a luz estelar ausente, as partículas de poeira começariam a brilhar.
A resposta foi finalmente explicada pelas implicações da teoria da relatividade de Albert Einstein.
Em algum lugar entre dez e vinte bilhões de anos atrás, o Universo foi formado por um evento chamado Big Bang. Por que ocorreu e o que o precedeu continuam sendo os mistérios mais profundos, mas que agora ocorreu parece bastante irrefutável para a maioria da comunidade científica. Toda a matéria e energia - essencialmente tudo o que já foi, é ou pode ser - estava confinada a um estado concentrado e inimaginavelmente denso. Curiosamente, não era como se tudo no Universo estivesse espremido em algum local cercado por um espaço cheio de nada. De fato, foi o universo - toda a matéria, energia e todo o espaço que eles preenchem. O tamanho externo não era importante, pois não tinha superfície externa; nada existia fora dele - isso ainda é verdade hoje.
Então, por razões que ainda estão sendo debatidas, esse núcleo do Universo começou a se expandir a uma taxa extremamente rápida, como se tivesse experimentado uma explosão. Essa expansão nunca cessou, de fato, sua taxa aumentou com o tempo! Mais ao ponto de nossa discussão é o fato de que o universo começou em um momento finito no tempo.
Outra implicação da teoria da relatividade também ajuda a explicar o céu escuro da noite. A luz viaja a uma velocidade finita. No entanto, ele se move tão rápido que sua velocidade é expressa na distância percorrida durante um ano. Isso é conhecido como ano-luz e, durante esse período, a luz passará 9,46 trilhões (9,46 × 1012) quilômetros ou 5,88 trilhões (5,88 x 1012) milhas.
Espaço e tempo estão entrelaçados. Não podemos olhar para o espaço sem também olhar para trás no tempo. O espaço é vasto e a separação entre as estrelas é enorme. Por exemplo, a distância média entre as estrelas é de alguns anos-luz. Mas, isso é próximo comparado a outros comprimentos medidos pela astronomia. A distância do nosso Sol até o centro da nossa galáxia é de cerca de 26.000 anos-luz ou 260 trilhões de quilômetros! A distância da nossa galáxia, a Via Láctea, até a próxima galáxia mais próxima, localizada na constelação de Andrômeda, é superior a 2 milhões de anos-luz. Isso significa que a luz que vemos hoje da Grande Galáxia de Andrômeda (M31) deixada para a Terra quando não havia seres humanos modernos, ou Homo Sapiens, neste planeta - embora nossa linhagem evolucionária estivesse bem estabelecida. A distância da Terra ao objeto mais distante, uma galáxia vista pelo telescópio espacial Hubble, é de cerca de treze bilhões de anos-luz. Vemos esta galáxia como era antes de nossa galáxia se formar!
Então, a razão pela qual nossos céus noturnos são negros, a razão pela qual o espaço não está cheio de luz ofuscante é porque grande parte da luz das estrelas que enchem o céu não teve tempo de chegar à Terra - muitas estão tão distantes que são simplesmente indetectáveis nesse momento. Assim, mesmo que o número de estrelas seja essencialmente infinito, o número de estrelas que podemos ver é finito e isso cria lacunas escuras no céu que vemos como a vastidão do espaço.
Existem também alguns outros fatores que fazem com que o espaço apareça sem iluminação. Por exemplo, muitas estrelas morrem ou explodem com o tempo e isso remove sua contribuição para a quantidade de luz dentro do Universo. Além disso, a luz das estrelas é reduzida pelo desvio do vermelho - um fenômeno diretamente relacionado à expansão do Universo. O desvio para o vermelho é semelhante ao efeito Doppler, porque ambos envolvem o alongamento das ondas de luz.
O efeito Doppler descreve o movimento de uma fonte de luz em relação a um observador. A luz de um objeto que se move em direção a um observador se torna comprimida em direção a frequências mais altas, ou a extremidade azul do espectro da luz. A luz de um objeto que está se afastando torna-se esticada em direção às frequências mais baixas ou no final vermelho.
O desvio para o vermelho não tem nada a ver com o movimento de uma fonte de luz, mas com a distância que uma fonte de luz está localizada do observador. Como o espaço está se expandindo em todas as direções, a luz de uma fonte muito distante percorre uma distância cada vez maior e a distância cada vez maior aumenta seus comprimentos de onda de luz em direção ao vermelho. Quanto mais distante uma galáxia, maior o caminho que sua luz deve percorrer para alcançar a Terra. Como a distância entre a galáxia e a Terra também está aumentando constantemente, sua luz é esticada em direção ao extremo vermelho do espectro. Assim, a luz de galáxias muito distantes pode ser desviada do espectro visível para o infravermelho ou, além disso, para o reino das ondas de rádio. Portanto, o deslocamento do vermelho também reduz a extensão da luz visível das estrelas que atinge a Terra e faz o céu noturno parecer mais escuro.
A imagem apresentada nesta discussão foi produzida pelo astrônomo Brad Moore, de seu observatório particular perto de Melbourne, na Austrália, no início deste ano. Esta cena está situada perto da Nebulosa da Grande Carinae e é conhecida como NGC 3324. Também possui um nome comum de Nebulosa da Fechadura e ela e a Nebulosa Eta Carinae estão localizadas a cerca de 9.000 anos-luz da Terra na constelação do sul de Carina. É composto por um jovem e brilhante aglomerado de estrelas, algumas das quais estão iluminando a nebulosa circundante e rica em hidrogênio e fazendo com que ela brilhe.
Curiosamente, isso também é chamado de Nebulosa Gabriela Mistral, devido à sua estranha semelhança com o poeta chileno vencedor do Prêmio Nobel. Olhe atentamente e você poderá ver a silhueta dela na nebulosa.
Os tons dessa imagem estupenda, no entanto, não são reais. Eles foram designados para representar também a composição do material que compreende essa visão. O oxigênio é representado por vermelho, o verde indica a presença de hidrogênio e o enxofre é representado por uma tonalidade azul. Essa imagem exigiu uma exposição de 36 horas através de um telescópio Ritchey-Chretien Cassegrain de 12,5 polegadas e uma câmera astronômica de 3,5 mega-pixels.
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Escrito por R. Jay GaBany
