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Universo e as suas distâncias

O Universo é constituído por um “espaço vazio”, onde se podem encontrar vários pontos luminosos. Se olharmos por intermédio de instrumentos próprios para o espaço, podemos vir  a descobrir que esses pontos são constituídos por milhares de milhões de estrelas que no seu conjunto formam galáxias.


Nota:
GALÁXIA: Um gigantesco agrupamento de estrelas, gases e poeiras; onde, por exemplo, se encontra a Via Láctea.

Nesse “agrupamento de estrelas” existe uma galáxia chamada Via Láctea, onde está localizada num dos braços da Andrómeda. A estrutura da Via Láctea tem um aspeto de um disco, onde é visível uma espécie de “braços” em forma de espiral, sendo o seu diâmetro muito maior do que a sua espessura.


Que tipos de formas têm as galáxias?
As galáxias podem dar origem a conjuntos com formas bem definidas ou conjuntos sem forma definida. As primeiras designam-se por regulares; e podem ter forma elítica ou espiral. As segundas designam-se por irregulares. 


Momento Histórico:
No início do séc. XX, a distinção entre a nossa galáxia e o restante Universo, não era ainda clara. Embora a Astronomia tenha registado extraordinários progressos desde os meados do séc. XVII, no início dos anos 20 anos ainda existia a convicção de que a nossa galáxia era a única e que para além dela, o Universo era essencialmente vazio.
O estudo das galáxias, desenvolvido nas últimas décadas, levou à conclusão de que elas se agrupam em agregados ou enxames de galáxias, cada um deles constituído por um número de galáxias que pode ir de poucas dezenas a algumas centenas. O enxame ao qual a nossa galáxia pertence é geralmente designado por Grupo Local,sendo constituído por mais de trinta galáxias.
Por outro lado, os enxames de galáxias agrupam-se em Superenxames de galáxias. O Grupo Local faz parte do superenxame da Virgem ou superenxame Local.

Conhecem-se atualmente vários superenxames. Estes parecem representar uma hierarquia máxima dos sistemas que constituíem o Universo.


 A teoria do Big Bang:
 A teoria científica,hoje mais aceite sobre o Universo diz-nos que terá acontecido há 15 mil milhões de anos,numa violenta explosão designada por  Big Bang.

Toda a matéria e energia que hoje formam o Universo terão estado concentradas num espaço pequeno e quente.
Toda a materia concentrada nesse pequenissimo espaço começou a arrefecer e a expandir-se em todas as direções. Mais tarde,começaram a formar-se unidades estruturais do Universo,as galáxias. No início, o Universo foi extremamente quente. Deverá ter emitido uma radiação à semelhança da luz emitida por uma resistência elétrica, quando aquecida.


Radiotelescópios:
A radiação emitida na fase inicial da formação do Universo foi detetada em 1964, por Arno Penzias, nos laboratórios Bell, utilizando uma antena de rádio construída para comunicações com satélites da NASA. Estas antenas permitem detetar ondas de rádio emitidas por objetos celestes, sendo por isso utilizadas como radiotelescópios.
Este tipo de telescópios tem contribuído,em larga medida,para o conhecimento que hoje se tem do Universo.
Telecópios espaciais:
Um dos problemas em detetar à superfície da Terra a radiação emitida na fase inicial da formção do Universo, tem a ver com a atmosfera terrestre que absorve muita da radição vinda do Espaço.

De modo a ultrapassar este problema foi necessário colocar telescópios no Espaço, acima da atmosfera terrestre.


Um exemplo de um telescópio espacial foi o Hubble:

O telescópio espacial Hubble foi lançado em 1990, para observar e fotografar estrelas em formação e novas galáxias, e estudar a idade do Universo. Tem alcance de 14 bilhões de anos-luz. Fica numa órbita a 625 km da Terra.

 

Nascimento,vida e morte das estrelas:

Todas as estrelas nascem de enormes nuvens de gás e poeiras,a que chamamos nebulosas.É por estes motivo que as nebulosas são consideradas como a "maternidade" das estrelas.Uma zona,localizada na nossa galáxia,onde aparentemente se estão a formar estrelas é a nebulosa Cabeça de Cavalo.


Devido à ação da força gravítica(força que exite entre todos os corpos), a matéria das nebulosas comprime-se cada vez mais. Esta fase evolutiva de contração origina um aquecimento gradual do futuro núcleo das estrelas.

Nesta etapa de formação da futura estrela recebe o nome de "protoestrela". Quando a temperatura atinge aproximadamente 10 mil milhões de graus Celsius, forma-se a estrela propriamente dita e é nesta altura qie se iniciam as reações que estão na origem da energia irradiada pelas estrelas. Este processo é lento e a evolução de protoestrelas a estrela pode demorar milhões de anos.


A evolução da estrela vai depender da sua massa...
 No caso da estrela ter cerca de 5% da massa do Sol, nunca acaba  por atingir uma fase de brilho intenso e estável. Após o seu nascimento,transforma-se em Anã Castanha e morre como Anã Negra.
No caso de se tratar de uma estrela semelhante ao Sol, o seu percurso de vida é radicalmente diferente. Durante a maior parte da sua vida, é uma estrela tal como o Sol é agora, espandindo-se progressivamente até atingir a fase de Gigante vermelha. O seu percurso de vida termina ao contrair-se cada vez mais até morrer como Anã Branca.


Uma estrela com 10 vezes a massa solar expande-se bastante até se formar numa Supergigante. Na etapa final, a que se dá o nome de Supernova, desencadeia-se uma explosão na estrela.As camadas exteriores são projetadas para o espaço a grandes velocidades que podem ultrapassar os 5000km/s, enquanto que a matéria próxima do núcleo cai para o centro, comprimindo-se e originando o que se chama Estrela de Neutrões.
Numa estrela com massa 30 vezes superior ao Sol, o processo de evolução é semelhante ao anterior, mas ao invês de morrer como  Estrela de Neutrões, acaba como Buraco Negro.


Modelos do Universo:
Modelo Geocêntrico:

Hoje sabemos que o Sol ocupa uma posição central do Sistema solar, mas nem sempre se pensou desta forma. Na verdade,até no séc.XVII, pensava-se que a Terra estraria imóvel no centro do Universo. Esta ideia parecia bastante lógica: por um lado, a Terra é o planeta onde vivemos,levando a uma visão antropocêntrica do Universo;por outro lado, a partir da Terra também observamos o movimento aparente do Sol e de outros objetos celestes, quando os vemos aparecer, atravessar o céu e desaparecer todos os dias do horizonte.
Ptolomeu imaginava a Terra em repouso, no centro do Universo, rodeada por um número limitado de esferas móveis. 

As esferas transportavam a Lua, Mercúrio, Vénus, o Sol e os restantes planetas conhecidos na época e, finalmente, as estrelas. 

O movimento destas esferas permitia explicar o movimento de todos os astros vistos da Terra.

 

Nota:
Segundo o modelo geocêntrico, a Terra encontrava-se imóvel no centro do Universo e todos os outros objetos celestes giravam à sua volta.

Modelo heliocêntrico:
Em 1543,o astrónomo polaco Nicolau Copérnico publicou um livro intutulado "Da revolução de esferas celestes", onde explicava como era possível prever a posição e o movimento dos planetas, considerando um modelo que a Terra rodava em torno do seu eixo, uma vez por dia, e dava uma volta ao Sol,ao longo de um ano-Modelo heliocêntrico. 
Nicolau Copérnico defendeu uma ideia revolucionária para a explicação do movimento dos astros no céu:  todos se moviam em volta do Sol. 
Imaginou o Sol imóvel no centro do Universo, à sua volta rodavam todos os planetas e no seu limite encontrava-se a esfera móvel das estrelas.


As observações de Galileu e o modelo heliocêntrico:
Galileu foi pioneiro na utilização de telescópios para a observação de corpos celestes.

Observou, por exemplo, que:

  • A superfície da Lua não era lisa;

  • A Via Láctea mostrava milhões de estrelas vista com a luneta;

  • O planeta Vénus apresentava fases como acontece com a Lua.

 

Foi a partir das observaçãoes de Galileu,nomeadamente do planeta Vénus, que começaram a aparecer argumentos definitivos que punham em causa o modelo geocêntrico.

 

Nota:
Segundo o modelo heliocêntrico,o Sol encontrava-se no centro do Universo e a Terra rodava sobre si própria e em torno do Sol, tal como todos os objetos celestes.

 

As órbitas elípticas de Kepler:
O último assistente de Tycho Brahe foi um jovem alemão, Johannes Kepler, nascido em Wurttemberg em 1571.
Ao olhar para as órbitas planetárias, à luz dos diferentes epiciclos e equantos, Kepler verificou que nada existia no centro da órbita que fosse a génese do movimento. Tornou-se por esta razão um heliocentrista convicto.

Kepler era matemático e acreditava que os movimentos dos planetas tinham causas físicas. Por isso, atreveu-se a colocar de lado preconceitos antigos como por exemplo o movimento dos planetas ser feito em órbitas circulares só porque essa era a forma mais perfeita e harmoniosa de todas as formas, já que tinha sido criada por Deus, que também era perfeito.

Convencido que Deus era um geómetra, Kepler tentou encontrar figuras geométricas que permitissem explicar a posição dos planetas no Universo.

Tentou construir um sistema baseado em sólidos geométricos que encaixassem as "esferas planetárias" a uma distância que permitisse uma escala exacta das distâncias planetárias ao Sol.
A partir dos registos que Tycho Brahe fez das posições,dos planetas ,Kepler concluiu,em 1609,que as órbitas dos planetas,em torno do Sol,não poderiam ser circulares,como até então se pensava,mas sim elíptica.
Kepler concluiu também que o Sol não ocupava o centro geométrico da elipse,mas sim um outro  ponto designado por foco.

 

As distâncias no Universo:

Unidades do Sistema Internacional
 A unidade de comprimento do Sistema Internacional de Unidades (SI) é o metro (m).

1 mm = 1 mm = 0,001 m = 0,000 001 km
1 m = 1000 mm = 1 m = 0,001 km
1 km = 1 000 000 mm = 1000 m = 1 km

 A unidade de tempo do Sistema Internacional de Unidades (SI) é o segundo (s)

1 s = 1 s = 1/60 min = 1/3600 h
1 min = 60 s = 1 m = 1/60 h
1 h = 3600 s = 60 min = 1 h 


Unidade astronómica:
A Unidade astronómica (UA)
A unidade astronómica (UA) corresponde à distância média da Terra ao Sol, que é aproximadamente 150 milhões de quilómetros (ou seja, 150 000 000 km ou 1,5 × 108 km).

A UA é a medida adequada para descrever tamanhos e distâncias dentro de sistemas planetários.

O Ano-luz (a.l.)
O ano-luz (a.l.) corresponde à distância que a luz percorre, no vazio, no período de 1 ano (à velocidade de
300 000 km/s) e que é aproximadamente 9,46 biliões de km ou 63 072 UA.

O a.l. é uma medida adequada para descrever distâncias e tamanhos no interior de galáxias.

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