Astronomia

Com todas as estrelas do universo, por que o céu não está saturado de luz?

Com todas as estrelas do universo, por que o céu não está saturado de luz?



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O espaço está escuro. Mas se direcionarmos os telescópios para porções aparentemente escuras do céu, veremos que ele está cheio de galáxias. Se o universo é teoricamente infinito, um número infinito de fótons não estaria alcançando a terra e iluminando o céu noturno com mais brilho do que parece?


Lógica1: Se o universo for infinito E estático, o céu ficará saturado de luz.

Observe "AND."

Lógica2: Se o céu não está saturado de luz, o universo não é infinito ou estático.

Observe "OU".

Logic1 = Logic2

Observação: o céu não está saturado de luz. Portanto: o universo não é infinito ou não estático.

Sabemos que o universo é dinâmico, pelo menos.


Estrelas são sóis, sóis são brilhantes - então, por que o céu noturno está escuro?

O paradoxo de Olbers nos diz que o céu noturno não deve ser escuro & mdashit deve ser tão brilhante quanto a superfície do sol em todas as direções! Por que não é?

  • Em um universo estável e imutável, o céu noturno não deveria estar escuro! Essa aparente contradição é conhecida como paradoxo de Olbers.
  • A solução para o paradoxo está na realidade de que o universo se expande e não é infinitamente antigo.
  • O céu noturno aparentemente estável e calmo oferece evidências de que o universo à nossa volta está em constante mudança.

Por que o céu noturno está escuro? Esta pergunta aparentemente simples tem algumas implicações significativas.

Temos como certo que o céu noturno está escuro. No final do dia, a estrela mais próxima e brilhante em nosso céu, o sol, afunda abaixo do horizonte. Ele deixa para trás a vasta escuridão do espaço, que é pontilhada com a luz de estrelas distantes, às vezes a Lua, e talvez, se você tiver sorte ou no hemisfério sul, um olhar para o resto de nossa galáxia Via Láctea e nossos vizinhos extragalácticos, as Pequenas e Grandes Nuvens de Magalhães. Então, por que devemos esperar algo diferente?


Meu Deus, está cheio de estrelas! Como sabemos a que distância eles estão?

Lançado em 2013, o satélite Gaia está olhando para o céu e é multitarefa como nenhum telescópio jamais fez. Um de seus trabalhos é medir os movimentos das estrelas, que os astrônomos podem usar para determinar geometricamente a que distância estão (o truque é mapear esses movimentos com precisão suficiente para permitir a matemática necessária, o que o olho perspicaz de Gaia pode fazer). Este lançamento de dados contém os movimentos precisos de 7 milhões de estrelas em 3-D e os movimentos 2-D no céu de quase 1,4 bilhão de outras. A equipe planeja lançar seu conjunto final de dados em 2020, que também incluirá informações sobre as assinaturas químicas distintas dessas estrelas.


As mulheres que mapearam o universo e ainda não conseguiram qualquer respeito

Em 1881, Edward Charles Pickering, diretor do Observatório de Harvard, teve um problema: o volume de dados que entrava em seu observatório estava excedendo a capacidade de sua equipe de analisá-lo. Ele também tinha dúvidas sobre a competência de sua equipe & # 8217 & # 8211especialmente a de seu assistente, que Pickering apelidou de ineficiente em catalogação. Então ele fez o que qualquer cientista do final do século 19 faria: ele demitiu seu assistente e o substituiu por sua empregada, Williamina Fleming. Fleming provou ser tão hábil em computação e cópia que ela trabalharia em Harvard por 34 anos & # 8211 eventualmente gerenciando uma grande equipe de assistentes.

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Assim começou uma era na história do Observatório de Harvard em que as mulheres & # 8212mais de 80 durante a gestão de Pickering & # 8217s, de 1877 até sua morte em 1919 & # 8212 trabalharam para o diretor, computação e catalogação de dados. Algumas dessas mulheres produziriam um trabalho significativo por conta própria, algumas até ganhariam um certo nível de fama entre os seguidores de mulheres cientistas. Mas a maioria é lembrada não individualmente, mas coletivamente, pelo apelido de Pickering & # 8217s Harem.

O apelido nada esclarecido reflete o status das mulheres em uma época em que elas deviam & # 8211com rara exceção & # 8211 dedicar suas energias à criação e ao trabalho doméstico ou a aumentar suas chances de atrair um marido. A educação por si só era incomum e o trabalho fora de casa quase desconhecido. A ciência contemporânea realmente alertou contra as mulheres e a educação, na crença de que as mulheres eram muito frágeis para lidar com o estresse. Como médico e professor de Harvard, Edward Clarke escreveu em seu livro de 1873 Sexo na educação, & # 8220O corpo de uma mulher & # 8217 só poderia lidar com um número limitado de tarefas de desenvolvimento de uma só vez & # 8212 que as meninas que gastavam muita energia desenvolvendo suas mentes durante a puberdade acabariam com sistemas reprodutivos subdesenvolvidos ou doentes. & # 8221

As expectativas tradicionais das mulheres mudaram lentamente seis das faculdades & # 8220Seven Sisters & # 8221 começaram a admitir estudantes entre 1865 e 1889 (Mount Holyoke abriu suas portas em 1837). As famílias de classe alta encorajavam suas filhas a participar das ciências, mas embora as faculdades femininas investissem mais em instrução científica, elas ainda ficavam muito atrás das faculdades masculinas no acesso a equipamentos e financiamento para pesquisas. Em uma tentativa débil de remediar essa desigualdade, os educadores progressistas do sexo masculino às vezes faziam parceria com instituições femininas.

Edward Pickering foi um desses pensadores progressistas & # 8211 pelo menos quando se tratou de abrir oportunidades educacionais. Nascido na Nova Inglaterra, ele se formou em Harvard em 1865 e ensinou física no Instituto de Tecnologia de Massachusetts, onde revolucionou o método da pedagogia científica ao incentivar os alunos a participarem de experimentos. Ele também convidou Sarah Frances Whiting, uma jovem aspirante a cientista, para assistir a suas palestras e observar seus experimentos. Whiting usou essas experiências como base para seu próprio ensino no Wellesley College, a apenas 21 quilômetros da sala de aula de Pickering & # 8217s no MIT.

A abordagem de Pickering em relação às técnicas astronômicas também foi progressiva, em vez de depender apenas de notas de observações feitas por telescópio, ele enfatizou o exame de fotografias & # 8211 um tipo de observação conhecido hoje como astrofotografia, que usa uma câmera acoplada a um telescópio para tirar fotos. O olho humano, ele raciocinou, cansa-se com a observação prolongada por meio de um telescópio, e uma fotografia pode fornecer uma visão mais clara do céu noturno. Além disso, as fotografias duram muito mais do que observações e notas a olho nu.

A astrofotografia inicial usava a tecnologia do daguerreótipo para transferir imagens de um telescópio para uma placa fotográfica. O processo estava envolvido e exigia um longo tempo de exposição para o aparecimento de objetos celestes, o que frustrou os astrônomos. Procurando um método mais eficiente, Richard Maddox revolucionou a fotografia criando um método de placa seca, que ao contrário das placas úmidas de técnicas anteriores, não precisava ser usado imediatamente & # 8211 economizando tempo dos astrônomos permitindo-lhes usar placas secas que haviam sido preparadas antes a noite de observação. As placas secas também permitiam tempos de exposição mais longos do que as placas úmidas (que apresentavam risco de ressecamento), proporcionando maior acúmulo de luz nas fotografias. Embora as placas secas tornassem o trabalho de preparação mais eficiente, sua sensibilidade à luz ainda estava aquém do que os astrônomos desejavam. Então, em 1878, Charles Bennett descobriu uma maneira de aumentar a sensibilidade à luz, desenvolvendo-os a 32 graus Celsius. A descoberta de Bennet e # 8217 revolucionou a astrofotografia, tornando as fotos tiradas pelos telescópios quase tão claras e úteis quanto as observações vistas a olho nu.

Quando Pickering se tornou diretor do Observatório de Harvard em 1877, ele fez lobby para a expansão da tecnologia de astrofotografia do observatório, mas só na década de 1880, quando a tecnologia melhorou muito, essas mudanças foram realmente implementadas. A prevalência da fotografia no observatório aumentou acentuadamente, criando um novo problema: havia mais dados do que qualquer um teve tempo de interpretar. O trabalho era tedioso, deveres pensados ​​para se prestarem a uma força de trabalho mais barata e menos instruída, considerada capaz de classificar estrelas em vez de observá-las: as mulheres. Ao empregar sua equipe feminina para se engajar neste trabalho, Pickering certamente causou sensação no reino historicamente patriarcal da academia.

Mas é difícil proclamar Pickering como um homem totalmente progressista: ao limitar o trabalho dos assistentes a deveres administrativos, ele reforçou a suposição comum da era de que as mulheres eram feitas para pouco mais do que tarefas de secretária. Essas mulheres, chamadas de & # 8220computadores & # 8221, eram a única maneira de Pickering atingir seu objetivo de fotografar e catalogar todo o céu noturno.

Ao todo, mais de 80 mulheres trabalharam para Pickering durante sua gestão no Observatório de Harvard (que se estendeu até 1918), passando seis dias por semanas estudando fotos e ganhando 25 a 50 centavos por hora (metade do que um homem teria ganhado pago). O trabalho diário era amplamente clerical: algumas mulheres reduziam as fotos, levando em consideração coisas como a refração atmosférica, a fim de tornar a imagem o mais clara e inalterada possível. Outros classificariam as estrelas comparando as fotografias com catálogos conhecidos. Outros catalogaram as próprias fotografias, fazendo anotações cuidadosas da data de exposição de cada imagem e da região do céu. As notas foram então meticulosamente copiadas em tabelas, que incluíam a localização da estrela & # 8217s no céu e sua magnitude. Foi uma chatice. Como Fleming notou em seu diário:

No edifício Astrofotográfico do Observatório, 12 mulheres, incluindo eu, estão envolvidas no cuidado das fotografias & # 8230. De dia para dia, minhas funções no Observatório são tão semelhantes que haverá pouco a descrever fora do trabalho rotineiro de medição, exame de fotografias e do trabalho envolvido na redução dessas observações.

Os assistentes de Pickering e # 8217s examinam as fotografias em busca de dados astronômicos. Foto do Observatório do Harvard College.

Mas, independentemente da desigualdade de pagamento e distribuição de deveres, este trabalho foi incrivelmente importante, pois os dados forneceram as bases empíricas para uma teoria astronômica mais ampla. Pickering permitia que algumas mulheres fizessem observações telescópicas, mas essa era a exceção e não a regra. Principalmente, as mulheres foram impedidas de produzir trabalho teórico real e, em vez disso, foram relegadas a analisar e reduzir as fotografias. Essas reduções, entretanto, serviram de base estatística para o trabalho teórico feito por outros. As chances de grande avanço eram extremamente limitadas. Freqüentemente, o máximo que uma mulher poderia esperar dentro do Observatório de Harvard seria uma chance de supervisionar computadores menos experientes. Era isso que Williamina Fleming estava fazendo quando, depois de quase 20 anos no observatório, foi nomeada curadora de fotos astronômicas.

Um dos computadores de Pickering & # 8217s, no entanto, se destacaria por sua contribuição para a astronomia: Annie Jump Cannon, que desenvolveu um sistema de classificação de estrelas que ainda é usado hoje. Mas como um artigo escrito em A mulher cidadã& # 8216s Problema de junho de 1924 relatado: & # 8220O policial de trânsito na Harvard Square não reconhece o nome dela. Faltam os metais e os desfiles. Ela entra em nenhuma limusine polida no final da sessão do dia & # 8217s para ser levada por um motorista uniformizado até uma mansão de mármore. & # 8221

Annie Jump Cannon em sua mesa no Observatório de Harvard. Foto dos Arquivos da Instituição Smithsonian.

Cannon nasceu em Dover, Delaware, em 11 de dezembro de 1863. Seu pai, um construtor de navios, tinha algum conhecimento sobre as estrelas, mas foi sua mãe quem transmitiu o interesse de sua infância pela astronomia. Ambos os pais nutriram seu amor pelo aprendizado e, em 1880, quando se matriculou no Wellesley College, tornou-se uma das primeiras jovens de Delaware a ir para a faculdade. Em Wellesley, ela teve aulas com Whiting, e enquanto fazia pós-graduação lá, ela ajudou Whiting a conduzir experimentos em raios-x. Mas quando o Observatório de Harvard começou a ganhar fama por sua pesquisa fotográfica, Cannon foi transferido para o Radcliffe College para trabalhar com Pickering, começando em 1896. Pickering e Fleming estavam trabalhando em um sistema para classificar estrelas com base em suas temperaturas Cannon, adicionando trabalho feito pela colega computador Antonia Maury, simplificou muito esse sistema e, em 1922, a União Astronômica Internacional o adotou como o sistema oficial de classificação de estrelas.

Em 1938, dois anos antes de Cannon se aposentar e três anos antes de morrer, Harvard finalmente a reconheceu, nomeando-a Astrônoma William C. Bond. Durante o mandato de 42 anos de Pickering & # 8217s no Observatório de Harvard, que terminou apenas um ano antes de sua morte, em 1919, ele recebeu muitos prêmios, incluindo a Medalha Bruce, a maior honra da Sociedade Astronômica do Pacífico & # 8217. As crateras na lua e em Marte têm o nome dele.

E a conquista duradoura de Annie Jump Cannon & # 8217s foi apelidada de Harvard & # 8212não de Cannon & # 8212sistema de classificação espectral.

Origens: & # 8220Annals of the Astronomical Observatory of Harvard College, Volume XXIV, & # 8221 on Take Note, An Exploration of Note-Taking in Harvard University Collections, 2012. Acessado em 3 de setembro de 2013 & # 8220Annie Cannon (1863-1914) & # 8221 em She Is An Astronomer, 2013. Acessado em 9 de setembro de 2013 & # 8220Annie Jump Cannon & # 8221 em Notable Name Database, 2013. Acessado em 9 de setembro de 2013 & # 8220Brief History of Astrophotography & # 8221 no McCormick Museum, 2009. Acessado em 18 de setembro , 213 & # 8220The & # 8216Harvard Computers & # 8217 & # 8221 on WAMC, 2013. Acessado em 3 de setembro de 2013 & # 8220The History of Women and Education & # 8221 no National Women & # 8217s History Museum, 207. Acessado em 19 de agosto de 2013 Kate M. Tucker. & # 8220Friend to the Stars & # 8221 in The Woman Citizen, 14 de junho de 1924 Keith Lafortune. & # 8220Women at the Harvard College Observatory, 1877-1919: & # 8216Women & # 8217s Work, & # 8217 The & # 8216New & # 8217 Sociality of Astronomy, and Scientific Labor, & # 8221 University of Notre Dame, dezembro de 2001. Acessado em agosto de 2001 19, 2013 Margaret Walton Mayhall. & # 8220O candelabro & # 8221 no céu. Janeiro de 1941 Moira Davison Reynolds. American Women Scientists: 23 Inspiring Biography, 1900-2000. Jefferson, NC: McFarland & amp Company, 1999 & # 8220Williamina Paton Stevens Fleming (1857 & # 82111911) & # 8221 no Programa de Coleções Abertas da Biblioteca da Universidade de Harvard, 2013. Acessado em 3 de setembro de 2013.


3) Algumas estrelas são incrivelmente enormes.

As maiores estrelas são chamadas de hipergigantes vermelhas. Um absurdamente grande é chamado de VY Canis Majoris. Se você empilhou 1.420 de nossos sóis um sobre o outro, terá o diâmetro de VY Canis Majoris. Aqui está o que parece ao lado do sol:

Ou, para trazer de volta o sol do tamanho de uma bola de pingue-pongue, isso faria com que VY Canis Majoris tivesse a altura de um prédio de 16 andares. Um avião levaria cerca de 1.100 anos para voar ao redor dele, e se VY Canis Majoris estivesse no centro de nosso Sistema Solar, onde está o nosso Sol, ele engoliria tudo até a órbita de Saturno.

Outro hipergigante vermelho quase tão grande quanto VY Canis Majoris é Betelgeuse. Você pode ver Betelgeuse em qualquer noite estrelada como Orion & # 8217s ombro esquerdo superior -


As primeiras estrelas do Universo são invisíveis?

Por que "deixar que haja luz" no Universo não é suficiente.

“Pense na beleza da vida. Observe as estrelas e veja-se correndo com elas. ” -Marco Aurélio

Eu quero que você imagine o céu noturno como você o conhece. Longe das cidades, em uma noite sem lua, nas áreas mais escuras que você já experimentou. Talvez você se deite na grama, olhando para o céu acima. Você olha para cima, o ar está fresco e o céu está claro: nenhuma nuvem à vista.

O que você provavelmente verá?

Sim, existem planetas, estrelas brilhantes e escuras, e até mesmo a Via Láctea acima. Mas talvez a coisa mais impressionante sobre o céu noturno não é a presença dessas poucas luzes dispersas, mas sim o fato de que - em quase todos os locais que você pode apontar - o próprio céu é Sombrio.

Se você pensar sobre isso por um minuto, não faz muito sentido que seja esse o caso.

Se o universo fosse realmente, verdadeiramente cheio de estrelas - de pontos de luz em todas as direções - então você esperaria que para onde quer que olhasse, em qualquer direção, eventualmente sua linha de visão colidiria com uma estrela.

E uma vez que isso acontecesse, você não veria "escuro" em qualquer lugar que você olhasse. Cada ponto, eventualmente, seria preenchido com luz, não importa o quão distante essa estrela, galáxia ou outro ponto de luz estivesse.

Este foi um dos grandes paradoxos do século 19: o paradoxo de Olbers, que mostrou que a ideia de um Universo infinito preenchido com um número infinito de estrelas espalhadas por aquele espaço era incompatível com o céu noturno escuro que todos nós podíamos ver.

A resolução para este paradoxo, é claro, é que quando olhamos para o Universo distante, na verdade estamos olhando de volta no tempo, e uma vez que o Universo existia em um estado inicial quente, denso e mais uniforme, houve um tempo antes do qual o Universo não continha estrelas, uma vez que levou tempo para a gravitação começar a colapsar aquele gás primordial em estrelas pela primeira vez. Olhe além de uma certa distância e você nunca verá uma única estrela.

Depois do Big Bang, o Universo estava quente, denso e uniforme, mas também se expandindo e esfriando. Quando o Universo tem cerca de 380.000 anos, ele já é resfriado o suficiente para formar átomos neutros pela primeira vez. Mas há dois barreiras para ver qualquer coisa:

  1. Não há nada para ver até começarmos a criar algo que emita luz.
  2. Mesmo depois de fazer isso, o Universo precisa se tornar transparente.

Embora esses dois problemas - a formação das primeiras estrelas e o Universo se tornando transparente - sejam frequentemente combinados como "a idade das trevas", eles são dois separado problemas que o Universo precisa resolver.

Primeiro, você simplesmente não tem nada para ver até formar estrelas pela primeira vez. Enquanto o Universo começou quase perfeitamente uniforme, há pequenas imperfeições, incluindo algumas regiões que começam com um pouco mais de matéria do que a média. Com o tempo, a gravitação funciona para puxar mais e mais matéria para essas regiões superdensas, transformando-as em aglomerados de matéria.

Leva dezenas de milhões de anos, mas depois que passa um tempo suficiente, esses aglomerados ficam grandes o suficiente para que a gravidade comece a colapsá-los sob sua própria gravidade. E quando os núcleos desses aglomerados de átomos e moléculas se tornam densos o suficiente, o processo de fusão nuclear - queimando combustível de hidrogênio em hélio - pode finalmente ocorrer!

Esses locais de fusão nuclear tornam-se os núcleos da primeiras estrelas no Universo, queimando quente e brilhante, e emitindo a primeira luz visível que o Universo viu desde os primeiros estágios do Big Bang quente.

Isso acontece depois de 50 milhões de anos na história do Universo, um tempo incrivelmente curto para as primeiras estrelas.

Mas há um problema: nenhuma dessas estrelas é realmente visível para nós!

Claro, as estrelas estão emitindo luz, mas também as estrelas por trás da “nebulosa escura” acima, Barnard 68. Esta nebulosa parece tão escura porque a luz das estrelas está bloqueada! Por que isso? Porque os átomos e moléculas que existem nele têm o tamanho físico certo para absorver - e, portanto, parecem opacos - à luz visível.

Embora os próprios átomos individuais tenham apenas transições atômicas específicas nas quais eles podem absorver luz, quando eles estão unidos em todos os tipos de configurações intrincadas, eles podem realmente bloquear o espectro completo de luz visível. E esse tipo de opacidade é exatamente o que vai acontecer quando as primeiras estrelas se formarem: o Universo pode estar criando luz, mas não há como ela chegar aos nossos olhos.

Então, como vamos sair dessa?

Você tem que ionizar esses átomos! Ou, mais especificamente, você tem que reionizar eles, uma vez que foram ionizados uma vez antes: antes de se tornarem neutros em primeiro lugar.

Mas isso não acontecer rapidamente: este é um processo que requer bilhões e bilhões de estrelas para se formar, emitir radiação ultravioleta ionizante e atingir mais de 99% dos átomos neutros do Universo. É um processo gradual, que leva cerca de 550 milhões de anos para ser concluído!

Até recentemente, pensávamos que a reionização - esta última fase do Universo tornando-se transparente à luz visível - ocorria 450 milhões de anos após o Big Bang, mas esse fator extra de 100 milhões de anos foi determinado por observações recentes do satélite Planck.

Mas isso faz não significa, como você deve ter lido recentemente, que as estrelas mais antigas do Universo se formaram 100 milhões de anos depois do que pensávamos anteriormente.

Isso significa que as primeiras estrelas se formaram muito, muito antes que somos capazes de vê-los, e que não formamos suficiente dessas estrelas - e elas não queimaram com calor o suficiente por tempo suficiente - para reionizar o Universo e torná-lo transparente à luz até 100 milhões de anos após o que havíamos pensado anteriormente.

Não é suficiente, no Universo, simplesmente "deixar haver luz" para ver as primeiras estrelas: você precisa que essa luz possa viajar livremente pelo espaço!

Na luz visível, não há como vê-los: não importa o quão bom seja o Telescópio Espacial Hubble, não importa por quanto tempo ele olha para essas partes do céu, ele nunca verá de volta as primeiras estrelas, porque o Universo ainda é opaco à luz visível.

Mas há esperança, e o Telescópio Espacial James Webb tem o potencial de transformar essa esperança em realidade.

Olhando para dentro mais tempo comprimentos de onda de luz, essas configurações empoeiradas de átomos e moléculas podem realmente ser transparente a esses comprimentos de onda. Embora o Hubble possa não ser capaz de ver essas estrelas, James Webb, que verá infravermelho (e bastante longo infravermelho), será capaz de ver todo o caminho até épocas em que o Universo era opaco à luz visível.

Em outras palavras, em apenas alguns anos, podemos verdadeiramente ser capaz de sondar as primeiras estrelas do Universo, não apenas centenas de milhões de anos após o fato, quando o Universo se torna transparente à luz visível. As primeiras estrelas do Universo podem ficar invisíveis por um tempo, mas isso é culpa dos nossos olhos, não é culpa da luz!


Planetário

Agradecemos a J.O de Washington, DC por enviar esta consulta. Esperamos que a resposta não seja excessivamente cansativa. ha ha ha

O astrônomo alemão F.W. Olbers (1758-1840) fez uma pergunta semelhante, que confundiu astrônomos e filósofos. "Se o universo infinito é estático e contém um número infinito de estrelas, por que o céu não é uniformemente brilhante?" Pelo raciocínio de Olbers, cada linha de visão deveria cruzar uma estrela em algum lugar. Um Universo que é infinito em idade, extensão e população estelar nunca deve produzir um céu noturno.

O 'paradoxo' de Olbers e a pergunta de JO parecem semelhantes, mas não são exatamente iguais. A pergunta de JO difere porque seu próprio fraseado contém a resposta. Também resolve o paradoxo de Olbers.

A resolução pertence à idade do Universo. O Universo não é infinitamente antigo, mas, em vez disso, como JO indicou, tem cerca de 13 bilhões de anos. O Universo não gera estrelas desde sempre, apenas há bilhões de anos. Conseqüentemente, o cosmos não teve tempo suficiente para encher o céu de estrelas. Lord Kelvin (1824-1907) propôs esta solução de idade, que foi corroborada anos depois pelos teóricos do Big Bang George Lemaître e Edwin Hubble. O céu escuro da noite é uma evidência de observação direta de que vivemos em um Universo que nasceu em uma época específica.

Ou, em outras palavras, o Universo não tem estrelas suficientes para iluminar totalmente nossos céus. Enquanto o Universo contém trilhões de estrelas distribuídas por bilhões de galáxias e também dispersas pelo espaço intergaláctico, as distâncias entre nós e a maioria dessas estrelas são incompreensíveis. A intensidade da luz diminui com o quadrado da distância. Portanto, nem toda linha de visão se conectará com uma estrela que podemos realmente ver.

Claro, se você tiver a chance de observar o céu noturno com binóculos, verá muito mais estrelas do que as visíveis a olho nu. O céu está realmente iluminado com estrelas, embora algumas delas estejam escondidas de nossa vista.


O paradoxo dos Olbers: por que o céu noturno está escuro?

Mesmo se você nunca ouviu falar do paradoxo de Olbers, você ainda pode estar familiarizado com sua premissa básica. Basicamente, faz a pergunta: "por que todo o céu noturno não é tão brilhante quanto o sol?" Você pode se perguntar por que essa questão é considerada pelos astrônomos, mas não é infundada. Uma vez que o universo pode se estender infinitamente em todas as direções, pode haver um número infinito de estrelas. Isso significa que, não importa para onde olhemos, todos os pontos do céu devem brilhar com luz.

Em última análise, esta é uma questão séria que pode ajudar a responder a mais dos mistérios do universo, no entanto, esta não é de forma alguma uma questão moderna. Já em 1610, os indivíduos estavam considerando esta questão. Kepler foi um dos primeiros a trazer essa questão à tona (pegue o trocadilho), embora não tenha sido até o século 19 que Heinrich Wilhelm Olbers a popularizou como um paradoxo. Houve várias tentativas propostas para resolver este mistério, e irei examinar algumas das principais.

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Em primeiro lugar, se as estrelas estiverem uniformemente distribuídas, haverá 100 vezes mais em uma determinada seção do céu a 10 vezes uma unidade de distância e, coletivamente, elas serão tão brilhantes quanto uma estrela nessa seção. Assim, cada seção contribui para uma parte do céu, somando isso significa que todo o céu deve brilhar. Uma vez que todo o céu não brilha, isso indica que as localizações dessas estrelas e galáxias podem não estar igualmente espaçadas ao redor do cosmos, e então vemos extensões de escuridão porque as estrelas podem se esconder atrás umas das outras ou apenas se concentrar em certas áreas do cosmos (chamamos isso de distribuição não uniforme).

Uma segunda razão pela qual o céu não está cheio de luz pode ser porque algo está bloqueando a luz de nos alcançar. Nuvens de poeira interestelar, talvez? No entanto, se uma nuvem de poeira fosse situada entre nós e outra estrela, o efeito de ser bombardeado com milhões ou bilhões de anos de fótons iria aquecê-la de forma que (eventualmente) essa energia seria re-irradiada de volta para o espaço em direção nós. É por isso que as nebulosas brilham intensamente quando não têm fonte de energia própria.

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Em seguida, foi proposto que o universo pode ser infinito em tamanho, mas tem uma quantidade finita de massa, então isso significaria que o número de estrelas é limitado. A matéria também seria gradualmente consumida pelas estrelas, deixando cada vez menos para as gerações futuras, e se o universo for infinitamente antigo, muito dessa matéria original já poderia ter sido consumida. Essa também é uma possível explicação para o motivo pelo qual o céu noturno não está iluminado, mas ainda temos um problema! O número absoluto de estrelas apenas no universo observável (que estimamos ser 10 ^ 22 ou 10 ^ 24 por extrapolação) é tão grande que ainda esperaríamos o céu brilhando.

Os próximos dois são muito mais confiáveis ​​porque se baseiam mais na teoria do Big Bang e na expansão universal (essas explicações são como a maioria dos cientistas responde a essa pergunta). Essencialmente, o universo tem apenas 13,7 bilhões de anos, então não podemos ver nenhum objeto a mais de 13,7 bilhões de anos-luz de distância, porque o universo não é velho o suficiente para que a luz mais distante nos alcance ainda. Nosso ‘universo observável’ está tão longe quanto podemos ver. Como resultado, vivemos em uma bolha, confinando nossa visão.

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E, finalmente, Edwin Hubble descobriu que nosso universo está se expandindo e que podemos medir a velocidade com que as coisas estão se afastando ou em nossa direção observando como o comprimento de onda da radiação que recebemos mudou. Este fenômeno é chamado de redshift. Agora sabemos que quanto mais longe as galáxias estão de nós, mais rápido elas estão viajando, e isso pode significar que estrelas e galáxias muito distantes podem ter sido deslocadas para o vermelho muito abaixo no espectro para aparecer à noite como luz visível.

Os dois últimos certamente terão um efeito considerável, enquanto os primeiros estão para mais debate. Certifique-se de assistir ao vídeo minutephysics para um detalhamento dessa questão.


Por que o céu noturno está preto?

Espaço: está cheio de estrelas ... não é? Beth Scupham / flickr, CC BY-SA

Parece óbvio. Isso é noite. O sol se pôs e quando você olha para o céu, ele está escuro. Exceto onde há uma estrela, é claro. As estrelas são brilhantes e brilhantes.

Mas espere. Imagine que você está no fundo de uma floresta. Ao seu redor existem árvores. Para onde quer que você olhe, você está olhando para uma árvore. Talvez uma grande árvore perto ou um punhado de pequenas árvores mais longe. Certamente deveria ser o mesmo com as estrelas. Estamos nas profundezas do universo e em qualquer direção para a qual olhamos, deve haver estrelas lá - bilhões e bilhões e bilhões delas. Você teria pensado que eles ocupariam todo o céu noturno, com os mais distantes mais fracos, porém mais numerosos.

Isso é chamado de "Paradoxo de Olbers" em homenagem a um astrônomo do século 19, embora o enigma já existisse alguns séculos antes dele. E a resposta - pelo menos agora - é bastante clara.

A razão pela qual o céu noturno não é apenas um clarão de luz é porque o universo não é infinito e estático. Se fosse, se as estrelas continuassem para sempre, e se elas estivessem lá para sempre no tempo, nós seria ver um céu noturno brilhante. O fato de não o fazermos nos diz algo muito fundamental sobre o universo em que vivemos.

Um limite para o universo pode parecer uma explicação natural - se você estivesse em uma floresta e pudesse ver uma lacuna nas árvores, por exemplo, você poderia supor que estava perto da borda. Mas está escuro em todos os lados de nós, o que significaria não apenas que o universo é limitado, mas que estamos no meio dele, o que é bastante implausível.

Alternativamente, o universo pode ser limitado no tempo, o que significa que a luz de estrelas distantes ainda não teve tempo de nos alcançar.

Culpe o efeito Doppler

Mas, na verdade, a explicação não é nenhuma dessas. A luz das estrelas distantes fica mais fraca porque o universo está se expandindo.

Edwin Hubble descobriu em 1929 que galáxias e estrelas distantes estão viajando para longe de nós. Ele também descobriu que as galáxias mais distantes estão viajando para longe de nós na velocidade mais rápida - o que faz sentido: ao longo da vida do universo, galáxias mais rápidas terão viajado mais longe.

E isso afeta a forma como os vemos. A luz dessas galáxias e estrelas distantes e em movimento rápido é deslocada para comprimentos de onda mais longos pelo efeito Doppler. No caso dessas estrelas, o efeito muda a luz visível para ondas infravermelhas e de rádio invisíveis (ao olho humano), essencialmente fazendo-as desaparecer. Na verdade, a escuridão do céu noturno é uma evidência direta de um universo em expansão.

Portanto, se você deseja evidências do Big Bang, não precisa do telescópio Hubble ou do Grande Colisor de Hádrons. Você só precisa de seus próprios olhos e uma noite clara e escura.

Esta história foi publicada por cortesia de The Conversation (sob Creative Commons-Atribuição / Sem derivados).


Rentevrees bij beleggers blijkt schijnbeweging: techaandelen zetten jacht op records in en zo hard kan dat gaan

There could be another piece of the puzzle, according to a new study in The Astrophysical Journal, and astronomers may finally be able to fully put the centuries-old question to rest.

Astronomers previously estimated that the observable universe contains about 100 billion galaxies.

The new study checked that figure by estimating the density of galaxies from close by all the way to the farthest edges of the universe that we can see. Because the speed of light is finite – and can take billions of years to reach Earth – as they looked farther out, they also looked back in time toward the cosmos’ youngest eras.

The team of four astronomers, led by Christopher Conselice at the Leiden Observatory in the Netherlands, began by reprocessing photos of the deepest, darkest patches of space.

That data included an ultra-deep photo taken by NASA’s Hubble Space Telescope, which reveals galaxies that existed when the universe was as young as 400 to 700 million years old. (The universe from our vantage point is 13.8 billion years old.)

They counted galaxies in multiple wavelengths, charted them in three dimensions, and figured out how many there were at various distances and epochs of time:

They discovered the density of galaxies increased the farther back in time that they looked. This made sense, since galaxies regularly merge and grow larger over time, and they were looking at earlier eras. (Our Milky Way galaxy, for example, is on a collision course with the nearby Andromeda galaxy.)

But the density of galaxies went up only up to a certain point – then fell off.

“[T]hese observations do not reach the faintest galaxies,” the authors concluded, adding: “we know that there should be many more faint galaxies beyond our current observational limits.”

By extrapolating the rates they saw, and assuming that something was blocking their view, they think previous estimates of the number of galaxies in the observable universe may be off by a factor of 10, 20, or more.

Put another way, there are 2 trillion galaxies in the universe instead of 100 billion.

“This question is not only of passing interest as a curiosity, but is also connected to many other questions in cosmology and astronomy,” the team wrote in their study.

What is hiding 90% of galaxies brings us back to Olbers’ Paradox, and why the night sky is dark.

The researchers say most solutions to the paradox fall into two buckets: one, they explain how stars and galaxies vanished or two, they explain why a lot of stars and galaxies are out there but can’t be seen from our earthly vantage.

The most popular idea is a bit of both. It suggests that an expanding universe has red-shifted galaxies out of view, combined with the facts that the universe has a finite age and an observable size.

But Conselice and his colleagues went a step further and added another answer to the riddle of why there isn’t a similar background glow for visible light, especially with all of these newly discovered galaxies.

They suggest that absorption of light by gas and dust that’s drifting through space – a long-discarded piece of Olbers’ paradox, which was originally thought to make the bright-sky problem worse – is playing a darkening role.

The old rationale was that an infinite field of stars would infinitely heat up the gas and dust until it, too, was as bright as a star.

But the authors suggest that distant and red-shifted (though otherwise visible) galaxies could have their light absorbed by gas and dust in the void of space, then re-emitted in infrared and ultraviolet wavelengths that are invisible to human eyes.

“It would thus appear that the solution to the strict interpretation of Olbers’ Paradox, as an optical light detection problem, is a combination of nearly all possible solutions – redshifting effects, the finite age and size of the universe, and through absorption,” the researchers wrote.

In the next 10 years or so, as bigger and more sensitive telescopes on the ground and in space go online, the team hopes to take advantage of the deepest images of space ever made, and in wavelengths the human eye can’t see, to test if their hunch pans out.

“It boggles the mind that over 90 percent of the galaxies in the universe have yet to be studied,” Conselice said in a NASA press release.