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Dia da Astronomia: conheça 10 das descobertas astronômicas mais importantes

Daniele Cavalcante
·15 minuto de leitura

No dia 8 de abril, o Brasil celebra o Dia Mundial da Astronomia, e aproveitamos a ocasião para relembrar grandes descobertas realizadas por astrônomos e da importância dessa ciência para o desenvolvimento da própria civilização humana. Sem a astronomia, não saberíamos muita coisa sobre o céu que há acima de nossas cabeças e, consequentemente, sobre o nosso próprio planeta. Afinal, como já disse o célebre cientista Carl Sagan, "o cosmos é tudo o que existiu, existe ou existirá".

Desde a pré-história, a astronomia influencia o modo como a humanidade se relaciona com o mundo. Há 50 mil anos, nossos antepassados gravavam em pedras desenhos que representam agrupamentos estelares como as Plêiades. Mais tarde, o universo fornecia informações valiosas para a compreensão de coisas como a passagem dos dias, as estações do ano, e muito mais.

(Imagem: Reprodução/claudioventrella/Envato)
(Imagem: Reprodução/claudioventrella/Envato)

Sem a astronomia, não teríamos conhecimento algum sobre as estações do ano, não saberíamos prever o clima, não teríamos dominado a agricultura. Nossos antepassados não teriam aprendido a se localizar na selva e, portanto, provavelmente não iriam muito longe de suas moradas. Não teríamos dominado a navegação, também. Seria um mundo bastante selvagem, no sentido de que a natureza continuaria a impor limitações para nossa espécie.

Hoje, a astronomia nos mostrou como enviar satélites ao espaço para monitorar o clima, e até mesmo possibilitou máquinas capazes de enviar fotos do espaço. Já sabemos muito sobre nosso Sistema Solar, nossa galáxia, e além — sabemos como o universo começou e, talvez, possamos dizer com alto grau de precisão como ele terminará. Por isso, é difícil escolher as descobertas mais importantes da astronomia, mas tentaremos!

A maioria das descobertas astronômicas se deram ao longo de um processo contínuo de observação e contribuição de vários astrônomos e cientistas, por isso não devem ser tratadas como um evento único e isolado. Além disso, muitas são “apenas” a confirmação de teorias, como é o caso dos buracos negros — Albert Einstein já havia previsto a existência deles na Teoria da Relatividade Geral, mas só muitos anos mais tarde os astrônomos puderam comprovar que eles existem mesmo.

Dito isso, vamos às 10 descobertas mais impostantes da astronomia, que de algum modo revolucionaram a ciência e, por que não, humanidade.

1. A Via Láctea é uma galáxia

(Imagem: Reprodução/den-belitsky/Envato)
(Imagem: Reprodução/den-belitsky/Envato)

Embora parte da Via Láctea seja visível no céu noturno (quando não há poluição luminosa, claro), pouco se sabia sobre ela. Isso porque, até cerca do ano de 1600, os astrônomos usavam apenas seus olhos nus para a observação do céu. Foi só em 1608 que a invenção de um certo Hans Lippershey (1570-1619) veio a público: a luneta, um pequeno telescópio refrator. Galileu Galileu (1569-1642) tomou conhecimento da invenção em 1609 e, então, construiu o seu próprio instrumento.

O que veio depois desse momento foram algumas das descobertas mais fantásticas para a época. Pela primeira vez, a humanidade podia olhar os misteriosos objetos celestes “de pertinho”, e muita coisa se revelou. A luneta astronômica de Galileu Galilei ficou famosa por coisas como a descoberta das principais luas de Júpiter (apelidadas de luas galileanas), mas ele também viu algo maravilhoso ao olhar para a Via Láctea.

Até aquela época, cogitava-se que a Via Láctea, ou melhor, a faixa que os gregos chamavam de “caminho leitoso” (daí o nome que conhecemos hoje) poderia ser composta por grandes nuvens. Mas Galileu Galilei apontou sua luneta para a “faixa” e verificou que ela não era tão leitosa assim, vendo que ela era constituída de milhares e milhares de estrelas. Elas ficam tão juntas quando observadas aqui da Terra que ficam com esse aspecto de arco leitoso, mas Galileu publicou sobre essa descoberta e muitas outras realizadas com sua luneta.

2. Luas galileanas

(Imagem: Reprodução/JPL-CALTECH/NASA/DLR)
(Imagem: Reprodução/JPL-CALTECH/NASA/DLR)

Olhando através de seu telescópio caseiro para o planeta Júpiter, em 7 de janeiro de 1610, Galileu notou três pontos de luz ali por perto, e pensou que se tratassem de estrelas distantes. Contudo, observando-as nas noites seguintes, notou que se moviam na direção errada em relação às estrelas ao fundo e permaneciam sempre perto de Júpiter, embora mudassem de posição umas em relação às outras. Em seguida, observou que havia uma quarta "estrela" com o mesmo comportamento.

Em 15 de janeiro, Galileu concluiu que não eram estrelas, mas sim luas orbitando ao redor de Júpiter — as famosas Io, Europa, Ganimedes e Calisto. Elas forneceram fortes evidências para a teoria copernicana de que a maioria dos objetos celestes não giram em torno da Terra. Ele relatou o sistema de satélites como se fosse um mini Sistema Solar, levantando a hipótese de que isso poderia ser comum em outros astros. Esse episódio é tão importante que o ano de 2009 ficou estabelecido como o Ano Internacional da Astronomia, pois foi quando celebramos os 400 anos dessa descoberta revolucionária.

3. Galáxias, galáxias e mais galáxias

(Imagem: Reprodução/rwittich/Envato
(Imagem: Reprodução/rwittich/Envato

Depois da luneta, cada vez mais os astrônomos conquistaram o poder de observar objetos mais distantes e a elaborar algumas hipóteses. O astrônomo inglês Thomas Wright (1711-1786), por exemplo, sugeriu que certas "manchas" luminosas encontradas no céu entre as estrelas da Via Láctea poderiam ser sistemas semelhantes ao sistema da nossa galáxia. Até então, elas eram chamadas de nebulosas, mas só pareciam nuvens porque estavam muitíssimo distantes de nós, pensava Wright.

A ideia se propagou mesmo antes de qualquer comprovação — como era comum acontecer entre os pensadores e cientistas — principalmente depois que o filósofo alemão Immanuel Kant (1724-1804) a divulgou nos meios eruditos. Essa proposta de que havia outros sistemas como a Via Láctea, até então considerada uma única “bolha”, ficou conhecida como a "hipótese dos universos-ilha". Mas mesmo naqueles tempos sabia-se que, para comprovar uma hipótese, era necessário observação com métodos rigorosos. Este foi o papel que Edwin Hubble desempenhou.

Em 1923, com um telescópio de 2,5 metros, Hubble identificou estrelas individuais numa das “nebulosas”, mais precisamente em uma das maiores, a até então conhecida como "Grande Nebulosa de Andrômeda". Através de um estudo sobre as propriedades luminosas destas estrelas, ele conseguiu medir a distância até elas e, deste modo, calculou a distância até a nebulosa. O resultado foi algo magnífico: a distância até a nebulosa era muito maior que o tamanho da Via Láctea! Assim, a conclusão foi que havia outros sistemas como a Via Láctea — as galáxias. A Grande Nebulosa de Andrômeda ficou então conhecida como Galáxia de Andrômeda.

4. Expansão do universo

(Imagem: Reprodução/NASA/Goddard Space Flight Center)
(Imagem: Reprodução/NASA/Goddard Space Flight Center)

Hubble provavelmente gostava de medir distâncias entre os objetos do espaço, pois ele fez um bocado disso, o que o levou a uma nova descoberta impressionante: as coisas pareciam se afastar umas das outras. Ou melhor, as galáxias pareciam ficar mais distantes. Não só isso, as galáxias mais distantes estavam se distanciando da Terra mais rápido do que galáxias mais próximas, mesmo que elas não estivessem em movimento. Na verdade, era como se cada vez mais espaço estava sendo criado entre as galáxias.

Em outras palavras, o universo está se expandindo, e esse fato é determinado pela Lei de Hubble. O astrônomo criou uma unidade que descreve a rapidez com que o universo está se expandindo — como as velocidades das galáxias são medidas em km/s e as distâncias em parsecs e megaparsec (pc e Mpc), a unidade da constante de Hubble é (km/s)/Mpc. Na época, Hubble mediu o valor em 501 km/s por megaparsec (um megaparsec é igual a 3,26 milhões de anos-luz).

Hubble construiu um gráfico com seus resultados incluindo 46 galáxias, mostrando uma relação entre distância e desvio para o vermelho, que é o fenômeno em comprimentos de onda que denunciam o afastamento dos objetos cósmicos. No entanto, as incertezas eram muito grandes, por isso os resultados não foram considerados conclusivos logo de imediato. Hoje, com os instrumentos modernos, os astrônomos refinaram a taxa de expansão do universo, mas o valor exato ainda é tema de debate.

5. Big Bang

(Imagem: Reprodução/ESO/M. Kornmesser)
(Imagem: Reprodução/ESO/M. Kornmesser)

Até os tempos de Hubble, o modelo cosmológico era estacionário, ou seja, considerava-se que o universo era estático — algo que até Albert Einstein defendia na época. Quando a expansão do universo foi descoberta, estudos levaram os astrônomos à irremediável conclusão de que o cosmos um dia foi mais compacto que nos tempos atuais.

Hubble não foi o único astrônomo de sua época a descobrir que o universo se expandia. Alguns outros em trabalhos independentes chegaram às mesmas conclusões. Entre, estava Georges Lemaître, um padre e físico — ele sugeriu que se a expansão do universo pudesse ser projetada de volta no tempo, ele ficaria menor. Quanto mais tempo no passado, menor o universo, até que em algum momento toda a massa do universo estava concentrada em um único ponto, um "átomo primitivo".

A ideia não foi aceita de imediato. Na verdade, demorou um pouco até que os astrônomos aceitassem a sugestão de que o universo teria um início, já que o consenso era o de que a matéria é eterna. O fato de Lemaître ser um padre não ajudou, pois os cientistas achavam que um “início de tudo” remetia à ideia religiosa de criação do universo. Lemaître defendeu sua hipótese enquanto outros criavam modelos cosmológicos diferentes.

Foi só em 1948 que George Gamow, um defensor da proposta de Lemaître, publicou um artigo com Ralph Alpher e Robert Herman descrevendo a nucleosíntese primordial, ou seja, o período de 10 segundos a 20 minutos após o início do universo. Entretanto, foi Fred Hoyle, que defendia outra hipótese, quem disse "essa ideia big bang" para se referir à teoria dos “rivais” durante uma transmissão de rádio da BBC. O Big Bang foi convencendo a comunidade científica em um processo muito lento, mas só veio a ser confirmado por causa de uma outra descoberta: a radiação cósmica de fundo em micro-ondas.

6. Radiação cósmica de fundo

(Imagem: Reprodução/NASA/WMAP Science Team)
(Imagem: Reprodução/NASA/WMAP Science Team)

A radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB, da sigla em inglês) é uma radiação eletromagnética prevista pelo trio Gamov, Alpher e Herman, os mesmos da nucleosíntese primordial. Mas ela só foi “descoberta” em 1965 por Arno Penzias e Robert Woodrow Wilson. Trata-se de um “fóssil” da luz, resultante de uma época em que o universo era quente e denso, 380 mil anos após o Big Bang.

Após o Big Bang, iniciou-se a expansão de um universo denso e quente, e após alguns processos, os fótons puderam começar a viajar livremente pelo espaço, esfriando-se. Por isso os astrônomos esperavam que fosse possível detectar os resquícios desses fótons — é como se a radiação do espaço que se mede hoje fosse oriunda de uma superfície esférica, uma marca de quando os fótons começaram a viajar livremente. Esses fótons chegam agora na Terra, mas trazem informações de 13,7 bilhões de anos atrás, ou seja, do Big Bang.

Além de ser uma evidência do Big Bang, a radiação cósmica de fundo também ajuda os cientistas a saber mais sobre o cosmos sem depender mais de tanta especulação e hipóteses difíceis de se comprovar — com o CMB, uma hipótese sobre o universo pode verificar se ela afetaria a distribuição da radiação cósmica de fundo. Em caso positivo, basta olhar para a radiação e procurar as evidências.

7. O primeiro exoplaneta

(Imagem: Reprodução/ESO)
(Imagem: Reprodução/ESO)

Em uma noite de inverno, a observação do estudante de astronomia Didier Queloz no observatório de Haute-Provence, na França, foi atrapalhada pela chuva. Ele decidiu então ir à biblioteca para desenvolver um programa capaz de analisar os dados que ele já havia coletado. Era janeiro de 1995 e outros grupos de astrônomos também procuravam o mesmo que ele — um planeta na órbita ao redor de uma estrela que não o Sol, ou seja, um exoplaneta.

Seus dados sugeriam que uma estrela brilhante chamada 51 Pegasi tremia ligeiramente, o que era justamente o indício que Queloz estava procurando. Esse movimento estelar poderia indicar a presença de um exoplaneta, a apenas 47,9 anos-luz da de distância da Terra. A estrela é uma anã amarela com 7,5 bilhões de anos, um pouco mais velha que o Sol, e também ligeiramente mais massiva. Em 6 de outubro de 1995, Michael Mayor e Didier Queloz publicaram na revista Nature a descoberta do exoplaneta 51 Pegasi B.

É difícil dizer quem descobriu de fato o primeiro exoplaneta, porque na época alguns conceitos ainda não haviam sido muito bem definidos. Além disso, o primeiro candidato a exoplaneta, encontrado por Gordon Walker no finalzinho de 1979, só veio a ser comprovado 2003. Naquela época e nos anos 1980, a comunidade científica via com “maus olhos” qualquer um que se aventurasse a procurar planetas ao redor de estrelas. Por isso, o Prêmio Nobel da Física pela descoberta do primeiro planeta ao redor de uma estrela do tipo solar foi para Queloz e Mayor.

8. O ciclo estelar

(Imagem: Reprodução/R. J. Hall)
(Imagem: Reprodução/R. J. Hall)

No início do século 20, Arthur Eddington descreveu como deveria ser o processo de produção de energia do Sol, baseado no conhecimento recente sobre a estrutura do átomo e em ideias sobre matéria e energia de Einstein. Ao estudar as estrelas, ele calculou a temperatura delas baseando-se na energia necessária para manter a pressão exercida pelas camadas próximas da superfície. Com isso, ele descobriu a relação massa-luminosidade das estrelas, além de calcular a abundância do hidrogênio nelas.

Quase 20 anos depois, em 1939, o físico nuclear Hans Bethe usou os estudos de Eddington e descreveu diferentes processos nucleares que poderiam ocorrer no interior do Sol e de outras estrelas, libertando energia suficiente para as alimentar durante milhões ou bilhões de anos. Ele propôs que quando quatro prótons são unidos, um núcleo de hélio é formado, libertando a energia estelar que Eddington havia sugerido.

O processo estelar é hoje conhecido como o ciclo do carbono, e é fundamental para entender não só evolução das estrelas, mas também como elas nascem a partir de nebulosas e no fim de suas vidas se transformam em coisas como estrelas de nêutrons, anãs brancas e buracos negros.

9. Confirmação da Teoria da Relatividade Geral

(Imagem: Reprodução/Domínio Público)
(Imagem: Reprodução/Domínio Público)

A Relatividade Geral de Einstein é considerada hoje o modelo gravitacional que melhor descreve o universo, mas nem sempre foi assim. As ideias do físico alemão foram alvo de muito debate, incluindo um ceticismo o próprio Einstein sobre algumas consequências de sua teoria — como por exemplo os buracos negros, que na relatividade geral deveriam existir. Essa teoria pode estar relacionada à física em geral, mas os responsáveis pode validá-la foram os astrônomos.

Foi no Brasil, mais precisamente na cidade de Sobral, que uma expedição liderada pelo astrônomo britânico Andrew Crommelin observou um eclipse sob boas condições meteorológicas. Era finalzinho da década de 1919, quase cinco anos após Einstein publicar sua teoria, quando as placas fotográficas do eclipse permitiram a Eddington (aquele mesmo do ciclo estelar) medir uma deflexão da luz de modo que comprovasse de modo conclusivo a Relatividade Geral. A notícia foi publicada em jornais em todo o mundo como uma importante descoberta. A imagem acima é um dos negativos fotográficos usados por Eddington em seu artigo.

10. Buracos negros

(Imagem: Reprodução/NASA)
(Imagem: Reprodução/NASA)

É difícil determinar quem “descobriu” os buracos negros, pois, como já vimos, foi Einstein quem escreveu a teoria que “permite” a existência desses objetos. Muita teoria foi produzida depois por nomes importantes como Karl Schwarzschild, Subrahmanyan Chandrasekhar, e muitos outros, mas foi Roger Penrose quem mostrou em 1965, dez anos após a morte de Einstein, que a formação de buracos negros é definitivamente uma consequência direta da relatividade geral, então era certo que em algum lugar eles existiriam.

Reinhard Genzel e Andrea Ghez foram responsáveis por um trabalho de 16 anos que resultou na descoberta de que o objeto compacto supermassivo no centro da nossa galáxia, conhecido como Sagitário A*, era na verdade um buraco negro supermassivo. Esse trabalho, anunciado em 2008, foi a evidência mais convincente de que um buraco negro supermassivo habita no centro da Via Láctea. Em 2015, foi feita a primeira detecção direta de ondas gravitacionais resultantes de uma fusão entre dois buracos negros.

Bônus: a primeira imagem real de um buraco negro

(Imagem: Reprodução/ EHT Collaboration)
(Imagem: Reprodução/ EHT Collaboration)

Por fim, em 2019, cientistas do projeto EHT (Event Horizon Telescope) revelaram a primeira imagem real de um buraco negro. A imagem levou dois anos para ser elaborada, pois o EHT conectou radiotelescópios de todo o mundo para criar um telescópio virtual gigantesco, do tamanho da Terra, para coletar dados do núcleo ativo da galáxia M87. Reunidos os dados e compilados por um algoritmo, a equipe conseguiu gerar a imagem mostrando o real aspecto do buraco negro.

Na verdade, é impossível ver o buraco negro, porque sua gravidade é tão intensa que nem mesmo a luz poderia escapar dali para que pudéssemos observá-la. Seu poder de atração gravitacional é tão intenso que, para escapar de seu horizonte de eventos (a parte escura interna na imagem), é necessário uma velocidade de escape superior à velocidade da luz — o que é impossível de acordo com as leis da física. Por isso, os fótons não podem sair de lá e chegar à Terra, mas os fótons presentes no disco de acreção (o disco laranjado que você vê na imagem acima) podem — então somos capazes de vê-los.

Fonte: Canaltech

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