Top 10 descobertas astronômicas

Introdução

Nota do Editor: No âmbito do fim de semana da ciência no Discovery em 20 de fevereiro, a estréia do filme “Telescope” acontecerá, uma vigorosa jornada nos bastidores do próximo passo na evolução dos telescópios - o telescópio espacial James Tebb da NASA, filmado pelo diretor Nathaniel Kahn. O telescópio James Webb será 100 vezes mais potente que o Telescópio Espacial Hubble da NASA / ESA (foto aqui). "Telescope" fala sobre esta missão épica e toda a história da astronomia.

O V-kosmose.com acompanhará de perto este evento e, antes da estréia, fornecerá artigos e galerias relevantes sobre a história da astronomia e as incríveis proezas do Hubble, que acontecem há mais de 25 anos após o lançamento. Leia, resumidamente, os 10 melhores momentos da história da astronomia que nos ajudarão a entender o design da próxima geração do telescópio espacial da NASA ...

1. Os céus mudam e os planetas se movem

Nossos ancestrais mais antigos contaram com o céu para acompanhar a mudança das estações. Segundo ele, eles sabiam quando você pode caçar certos tipos de animais. Ao alcançar o desenvolvimento da agricultura, como no antigo Egito, as estrelas costumavam prever quando semear o grão e quando coletá-lo. Nós usamos o céu como um enorme relógio para determinar o tempo durante o ano. Quando tais fenômenos celestes como eclipses ou cometas apareceram, eles apareceram como eventos imprevisíveis criados pelos deuses. Hoje sabemos que isso se deve a rotações e interações gravitacionais no espaço.

Com o tempo, algumas pessoas inteligentes notaram que há estrelas se movendo pelo céu de uma maneira previsível. Eles viajaram pelo mesmo caminho que o Sol, movendo-se através do fundo estrelado. Agora chamamos esses objetos de planetas (vagamente traduzidos do grego - “errantes”). Em muitas culturas, os planetas receberam nomes de deuses. Até mesmo nossos nomes são Mercúrio, Vênus, Marte, Saturno e Júpiter (cinco planetas conhecidos na antiguidade ) - ocorreu em honra de seres superiores.

1. A Terra (como o Sol) não está no centro do Universo

Anteriormente acreditavam (com base na religião) que a Terra é o centro do universo. Quando os antigos astrônomos observaram o céu, havia muitas coisas que eles não entendiam. Por exemplo, por que Marte às vezes muda a direção do movimento através do céu, e então recomeça indo na mesma direção que outros planetas? Alguns astrônomos criaram modelos geométricos complexos chamados epiciclos, que tinham a intenção de prever o movimento caótico dos planetas.

Uma solução mais simples foi proposta por Nicolau Copérnico no século 16, que publicou materiais onde o sol está no centro do universo, e a terra gira em torno dele, como outros planetas. O mesmo foi assumido por Aristarco de Samos no terceiro século, mas suas obras, na época, não eram bem conhecidas no mundo ocidental. Isso resolveu o problema dos epiciclos e foi apoiado por outras evidências. Por exemplo, a descoberta de Galileu de luas girando em torno de Júpiter em 1610, provou que nem tudo gira em torno da Terra. As autoridades religiosas não ficaram felizes com essa descoberta, mas com o tempo a evidência excedeu os argumentos.

Com o desenvolvimento da tecnologia telescópica, no final aprendemos que o sol não é o centro do universo. Em 1750, acreditava-se que a Via Láctea é um grande aglomerado de estrelas com seu centro. No início do século XX, a observação de novas estrelas (formações estelares) em outras galáxias mostrou que elas estão muito além da Via Láctea. Mais tarde, o astrônomo Edwin Hubble encontrou evidências de que o universo está em constante expansão e não tem um centro real.

1. Tudo está sob a influência da gravidade

Embora tenhamos visto o movimento dos planetas que os faz mover, ele tem sido pouco estudado por milhares de anos. Tudo mudou no século 17, quando Sir Isaac Newton começou a aplicar teorias matemáticas na observação do Universo. Ele calculou as três leis básicas do movimento, bem como a lei da amplitude do mundo, que diz que quaisquer dois objetos no Universo são atraídos um pelo outro. Os planetas têm uma grande força de atração e as pequenas pedras dos anéis de Saturno são pequenas.

No início do século 20, nossa compreensão da gravidade mudou através das observações de físicos, como Albert Einstein, que descobriu que o tempo pode variar dependendo do seu movimento. Se você viajar a uma velocidade próxima à velocidade da luz, seu senso de tempo diminuirá em comparação com os sentimentos das pessoas na Terra. O tempo tornou-se a quarta dimensão (depois de comprimento, largura e altura), o que tornou possível entender as condições gravitacionais extremas ao redor de buracos negros e outros objetos com gravidade maciça. A gravidade dos objetos é então explicada como uma mudança no espaço-tempo no Universo, com objetos modificados pela gravidade.

No início de 2016, ondas gravitacionais foram detectadas pelo Observatório de Ondas Gravitacionais Interferométricas a Laser (LIGO). Isso é essencialmente uma pulsação no espaço-tempo criada por objetos massivos girando em torno um do outro, como buracos negros. Einstein previu sua existência e os astrônomos tentaram detectá-los por 50 anos.

1. Existem planetas além de Saturno.

O telescópio tornou possível detectar muitos pequenos objetos não acessíveis ao olho humano. William Herschel descobriu acidentalmente Urano em 1781, quando verificou as estrelas no catálogo, ele não encontrou um valor de 8 (mais fraco que o olho humano) ou mais brilhante. Nesse ponto, Herschel percebeu que Urano estava se movendo pelo céu estrelado. Ele planejava chamá-lo de rei George III, mas outros astrônomos decidiram nomear o planeta em homenagem a Deus, como todo mundo. Outras descobertas foram prontamente seguidas. Ceres (então foi considerado um asteróide, não um planeta anão) foi descoberto em 1801, o primeiro dos milhares conhecidos hoje. Netuno foi descoberto em 1846, e Pluto (originalmente reconhecido como um planeta) em 1930. O sistema solar tornou-se mais espaçoso do que se pensava anteriormente. Com o tempo, os modelos previram que os cometas seriam mais provavelmente localizados além da órbita de Netuno, na região dos objetos gelados chamada de Cinturão de Kuiper. No início do século 21, vários novos objetos do tamanho de Plutão no Cinturão de Kuiper levaram a União Astronômica Internacional a criar uma nova categoria de objetos - “planetas anões” - e colocar Pluton e Ceres nessa categoria.

Não menos impressionante foi a descoberta dos planetas fora do nosso sistema solar. Primeiro, os astrônomos encontraram 3 planetas orbitando o pulsar PSR B1257 + 12, em 1992, após um enorme exoplaneta orbitando a estrela da seqüência principal 51 Pegasus em 1995. Agora conhecemos mais de 1000 exoplanetas confirmados fora do Sistema Solar, com milhares não confirmados. A parte principal deles foi detectada usando o telescópio espacial da NASA Kepler, lançado em 2009.

1. Existe um limite de velocidade cósmica

Usamos a velocidade da luz como a única unidade de medida do Universo. Nós contamos isso há séculos e sabemos que a velocidade da luz no vácuo é de cerca de 300 mil quilômetros (186 mil milhas) por segundo. O sol está a uma distância de 8 minutos luz da Terra. A distância para o sistema estelar mais próximo (Alpha Centauri) é de cerca de 4 anos-luz, e a grande galáxia mais próxima (Andromeda) é de 2,5 milhões de anos-luz. E apesar de termos Star Trek sonhando em viajar pelo Universo até esses destinos distantes, agora estamos limitados pelas leis da física. A outra descoberta de Einstein foi sobre a razão entre massa e energia, mostrada na equação E = mc2. Se você voar a velocidades próximas à velocidade da luz, a energia necessária para alcançá-la aumentará sua massa (e o transporte em que você está viajando). Antes do ponto de atingir a velocidade da luz, a massa torna-se igual ao infinito. Não é possível se mover mais rápido.

De qualquer forma, os cientistas sugerem alguns caminhos racionais inteligentes. Talvez existam buracos de minhoca no universo através dos quais você possa viajar livremente através do espaço e do tempo. Talvez existam maneiras de se comunicar mais rápido do que a velocidade da luz, então partículas quânticas emaranhadas podem interagir instantaneamente, não importa quão distantes estejam umas das outras (isso é freqüentemente chamado de “interação terrível à distância”). Mas, tanto quanto sabemos, a velocidade da luz é a maior velocidade em que você pode viajar.

1. Nós vemos os ecos do Big Bang

Se o Universo começou como um todo e começou a se expandir (um fenômeno chamado Big Bang), isso deveria acontecer com uma energia inimaginável. Com o tempo, à medida que o Universo se tornou maior, a energia se dissipou, resfriou e condensou em matéria, o que preencheu o espaço.

Estamos agora a testemunhar os vestígios desta enorme explosão, após a descoberta acidental em 1965. Numa época em que a radiação de fundo foi prevista por Ralph Alfer em 1948, dois pesquisadores da Bell Telephone Labs os encontraram apenas uma década depois, quando encontraram interferência em um receptor de rádio em construção. Arno Penzias e Robert Wilson fizeram uma descoberta, ao mesmo tempo em que a outra equipe estava tentando encontrá-lo, como resultado, em 1965, dois trabalhos foram publicados no Astrophysical Journal (de cada uma das equipes). Os astrônomos agora sabem que pequenas flutuações de temperatura (chamadas anisotropias) existem no fundo de microondas cósmica, que mostram as flutuações de densidade insignificante causadas no antigo Universo. Essas minúsculas vibrações podem ser detectadas usando instrumentos muito sensíveis, como a Sonda Anisotrópica de Microondas Espacial Wilkinson da NASA e o Telescópio Espacial Europeu Planck. Acredita-se que a identificação desses desvios ajudará a entender como o universo foi formado, a grande escala de sua estrutura e a natureza da criação de antigas galáxias.

1. O universo se expande e acelera

Em 1929 Edwin Hubble descobriu que o universo estava se expandindo. Ele era um explorador ativo e diligente, usando um novo telescópio de 100 polegadas localizado em Mount Wilson, na Califórnia, ele fez muitas descobertas, incluindo as distâncias reais para as galáxias. Ele fez isso observando as novas estrelas nessas galáxias, avaliando seu brilho e, em seguida, calculou como o brilho se relaciona com a distância. Então, baseado no trabalho do astrônomo Vesto Slipfera, Hubble mediu o movimento de galáxias e publicou um artigo que eventualmente mostrou que o Universo está se expandindo.

Esta descoberta foi surpreendente, mas a surpresa continuou quando, mais tarde no final dos anos 90, o universo foi acelerado durante a expansão. Os astrônomos mediram supernovas em galáxias distantes e descobriram que elas são menos brilhantes do que deveriam, a julgar por seu deslocamento para o vermelho (indicando que estão se afastando de nós). Esta descoberta, como resultado, trouxe o Prêmio Nobel aos pesquisadores.

1. Não podemos ver a maior parte do universo

A expansão acelerada do universo era um mistério para os astrônomos, e eles sugeriram que deveria haver uma força que o empurrasse para frente. Hoje, a teoria principal é que existe uma força chamada energia escura que não pode ser detectada pelas modernas tecnologias astronômicas. Existem várias teorias sobre energia escura. Talvez este seja o próprio espaço exterior. Durante a expansão do espaço, mais energia escura é criada, estendendo a expansão ainda mais. Outra explicação possível vem da teoria da matéria quântica, segundo a qual as partículas quânticas aparecem e desaparecem, criando energia.

Acredita-se que a energia escura é de cerca de 68% da massa do universo conhecido, e a matéria escura é de 27%. Os cientistas não têm certeza do que é a matéria escura, mas percebem que, de acordo com os cálculos gravitacionais, a maior parte do Universo não é visível para nós. Podemos observar indiretamente a matéria escura pela influência da gravidade. Um exemplo é a refração da luz, através de um fenômeno como uma lente gravitacional. O resto do universo, menos de 5%, consiste de energia e matéria, que podemos ver com telescópios.

1. Há gelo de água em outros mundos

A água é considerada um elemento-chave da vida e, com o tempo, saberemos que este é um elemento universal no Sistema Solar e em todo o Universo. As primeiras observações de espaçonaves nas décadas de 1970 e 1980 mostraram a existência de mundos de gelo além da Terra. A descoberta de satélites de gelo perto de Júpiter e Saturno e além deles veio como uma surpresa, como costumamos observar o satélite da Terra, que era desprovido da atmosfera, mas com o tempo aprendeu a avaliar sua composição química complexa.

Esses mundos (como Europa Júpiter e Encélado Saturno) são considerados os mais adequados para a vida fora da Terra, que conhecemos no Sistema Solar. Também pode ser notado que a água pode estar dentro desses satélites em forma líquida. Um exemplo é o Titan Saturno, que é preenchido com hidrocarbonetos (um dos blocos de construção da vida) e há uma opção na qual pode haver um oceano líquido sob sua superfície. Observações mais modernas nos anos 90 e além revelaram o gelo de água em alguns lugares inesperados. Descobriu-se que o gelo da água pode sobreviver em um satélite sem ar e até mesmo em Mercúrio (o planeta mais próximo do Sol), enquanto está em crateras sombreadas ou sob uma camada protetora de poeira. Marte também tem calotas polares, parcialmente compostas de gelo de água. O gelo da água está presente nos cometas e em alguns mundos pequenos, como o planeta anão Ceres.

1. Ainda há muitas descobertas

A astronomia só vai aprender muitas coisas interessantes, depois de melhorar os telescópios para investigar a origem do universo e procurar outros mundos. Por exemplo, a NASA (Telescópio Espacial Hubble) da NASA planeja lançar o Telescópio Espacial James Webb em 2018 para observar a origem e evolução das galáxias, como as estrelas surgiram e a origem da “primeira luz” (quando o primeiro raio de luz apareceu imediatamente após a formação do Universo)

O European Extremely Large Telescope, que está prestes a ser concluído em 2024, rastreará os segredos do Universo da Terra. Com a ajuda dele, planeja-se considerar os exoplanetas, os primórdios do Universo, os buracos negros supermassivos e a misteriosa natureza da matéria escura e da energia escura. ECBT, James Webb e a próxima geração de telescópios procurarão planetas semelhantes à Terra em outros sistemas estelares, incluindo o estudo de suas origens, atmosferas e órbitas.

A recente descoberta de ondas gravitacionais, que são um componente-chave da teoria geral da relatividade de Einstein, prevista há 100 anos, pode criar um novo tipo de astronomia - a astronomia das ondas gravitacionais. Independentemente do espectro eletromagnético (luz visível, raios X e raios infravermelhos), a astronomia de ondas gravitacionais será capaz de medir a pulsação no espaço, revelando objetos massivos que de outra forma teriam permanecido invisíveis.