Fronteiras para Mentes Jovens

o Espaço é Grande

Em seu livro, The Hitchhikers Guide to the Galaxy, Douglas Adams diz, “o Espaço é grande. O espaço é mesmo grande! Não ias acreditar como é enorme e incrivelmente grande .ele também não estava a brincar! Imagina assim. Finge que estás na Autobahn na Alemanha. Você está em um Ferrari, zoom a 300 kph (186 mph). Se você não tivesse que parar, você poderia ir ao redor da terra em cerca de 133 h, ou 5 dias e meio. Agora imagine se o seu Ferrari de repente pudesse viajar para o sol., Levaria quase 4.000 vezes mais tempo para chegar ao sol do que para conduzir em torno da terra! São ~22.000 dias no Ferrari! A estrela mais próxima que não é o sol é chamada Alfa Centauri. Para chegar lá, seria como dirigir para o sol quase 300.000 vezes! A galáxia mais próxima, Andromeda, está quase 600.000 vezes mais longe do que Alpha Centauri! As galáxias mais distantes que medi estão 100 vezes mais longe do que Andromeda, e para chegar ao fim do universo visível, você tem que ir quase 150 vezes mais longe do que isso!,1 de qualquer forma, se você quisesse dirigir até o fim do universo visível, ou praticamente em qualquer lugar no espaço, levaria muito tempo.

medindo espaço com Parsecs

porque o espaço é tão grande, muitos astrônomos não gostam de dizer quão longe as coisas estão usando milhas ou quilômetros. Em vez disso, usamos uma medida a que chamamos parsec. Lembras-te de Alpha Centauri, A estrela mais próxima? É 1,347 parsecs, ou 41,560.000,000,000 (ou 41,56 trilhões) quilômetros de distância., Eu gosto de parsecs porque, para mim, eles são mais fáceis de usar e entender em comparação com todos os zeros que existem quando usamos quilômetros.

galáxias acidentadas

é muito legal que o espaço é tão grande, ou pelo menos eu acho que sim. Mas como é que sabemos o tamanho do espaço? Existem muitas maneiras diferentes de medir as coisas no espaço, mas eu me concentro em medir a distância para galáxias usando um método muito especial chamado flutuações de brilho superficial (SBF). Para explicar como o SBF funciona, dê uma olhada no telefone ou tela de computador que você está lendo isso., Se a tela está realmente perto de seu rosto, você será capaz de ver os pixels, ou as luzes minúsculas que compõem a imagem que você vê, na tela. Agora, afaste-se até que não seja mais capaz de ver os pixels.

Você pode ver pixels no seu ecrã quando ele está perto, porque o seu ecrã é apenas composto por um monte de pixels. Similarmente, galáxias são apenas um monte de estrelas agrupadas. Agora uma galáxia não é uma tela de telefone, mas se comporta de forma semelhante. Quando as galáxias estão perto de nós, vemos grandes solavancos vindo dessa galáxia devido à forma como as estrelas galáxias estão organizadas., Assim como uma tela, quando as galáxias estão mais distantes, todas essas estrelas se misturam, e a galáxia vai parecer realmente suave, semelhante à forma como os pixels em uma tela se misturam quando você se senta para trás dela. Na Figura 1, você pode ver como uma galáxia mais próxima parece mais acidentada do que uma que está mais distante. Quando sabemos o tamanho dos solavancos, devido à forma como as estrelas são organizadas numa galáxia, isso ajuda os astrônomos a descobrir quantas estrelas essa galáxia tem.,

a Medição de Colisões

Para medir o tamanho da “pele” em uma galáxia distante, precisamos remover a parte principal da galáxia da imagem ao foco sobre os solavancos. Para fazer isso, um computador cria uma imagem de uma galáxia realmente suave que se assemelha à que nós tiramos uma foto. Nós então pegamos a imagem galáctica suave que foi gerada pelo computador e a subtraímos da imagem em nossa imagem original, deixando apenas os bumps da galáxia como mostrado na Figura 2., Uma vez que temos apenas os solavancos em nossa imagem, precisamos descobrir algo chamado espectro de energia. O espectro de energia diz-nos quantos grandes buracos tem uma galáxia, comparado com quantos pequenos buracos tem. Se o espectro de energia nos diz que há muitos solavancos detalhados e afiados na imagem, isso pode significar que a galáxia está mais perto de nós. Se a mesma galáxia estiver mais longe, o espectro de potência mostrará apenas solavancos menos detalhados e mais suaves na imagem., Se você sabe a cor dessa galáxia e quantas estrelas ela tem, você pode então descobrir quanta luz você deve ver se ela está a uma certa distância.

galáxias coloridas

Imagine que está com os seus amigos sentados à volta de uma fogueira, assando alguns marshmallows deliciosos. Você já se perguntou Por que algumas partes do fogo são vermelhas, algumas são laranja, algumas são amarelas e outras brancas? Isto é porque as partes mais frias do fogo parecem vermelhas, partes mais quentes parecem laranja, partes ainda mais quentes parecem amarelas, e as mais quentes são brancas. Se você pudesse obter o fogo quente o suficiente, ele até iria começar a olhar azul (mas também lhe daria uma queimadura solar muito ruim). As galáxias são da mesma maneira., Tal como o fogo, quando as galáxias contêm estrelas mais frias, parecem vermelhas. Quando contêm estrelas mais quentes, parecem mais azuis. Quando conhecemos a cor de uma galáxia, sabemos como as estrelas são quentes. A partir da cor da galáxia podemos descobrir quanta luz as estrelas estão criando. Assim que soubermos quanta luz cada estrela está a criar, se soubermos quantas estrelas totais existem podemos descobrir o quão brilhante a galáxia deve estar a uma certa distância.

A cor e os solavancos juntos podem dar distância

Imagine que está sentado perto de uma fogueira., Quando você está mesmo ao lado do fogo, você pode sentir o seu calor e você pode até ter luz suficiente para ler um livro. Mas imagina que começas a afastar-te do fogo. Você vai rapidamente se sentir mais frio e em breve estará muito escuro para ler o que você pode ver na Figura 3. O fogo também vai parecer que é apenas uma cor, em vez de um monte de cores. Isso não é porque o fogo está saindo, ou porque é agora uma única cor, mas porque você está mais longe do fogo., Se você comparou cuidadosamente a forma como o fogo parece quando você está ao lado dele com a forma como ele parece de longe, você poderia calcular o quão longe você andou. Tal como com uma fogueira, vemos menos luz e detalhes das galáxias, quanto mais longe estão.

Uma galáxia do relevo depende tanto da distância a que é e a sua cor, que é por isso que ambos os tipos de dados são necessários. A cor de uma galáxia diz-nos o quão quentes são as estrelas e quanta luz produzem. Assim que soubermos o quão quentes são as estrelas e o tamanho dos solavancos da galáxia, podemos descobrir quantas estrelas existem nessa galáxia e quanta luz a galáxia está a criar., A partir daí, os astrônomos podem, finalmente, calcular a distância da galáxia é da Terra, pois eles sabem o quão brilhante galáxia deve procurar se fosse a uma certa distância, assim como você poderia medir o quão longe você andou comparando a luz que vem do fogo.por que as distâncias são importantes?

há um monte de razões para medir distâncias para galáxias, mesmo que possa ser um monte de trabalho., Se não soubermos a distância de uma galáxia, não podemos descobrir o tamanho da galáxia, não saberíamos o tamanho do buraco negro da galáxia, ou quanto material está nessa galáxia, entre tantas coisas. É muito difícil testar outras teorias legais que os astrônomos têm, tais como teorias da matéria escura, energia escura e outros mistérios do universo, se não sabemos o quão longe as coisas estão! Se nunca descobrirmos como medir distâncias no espaço, não seremos capazes de entender como o universo é realmente.,também me perguntaram: “Por que é importante saber como é o universo?”É importante entender como o universo funciona porque, quando o fazemos, podemos usar esse conhecimento para criar e fazer coisas incríveis. Há mais de 300 anos, Sir Isaac Newton descobriu como os planetas orbitam à volta do sol. Isso em si foi uma descoberta muito legal, mas o que a maioria das pessoas não percebem é que, ao fazer esta descoberta, ele também estava desenvolvendo cálculo 4., O cálculo é um tipo de matemática que tem ajudado as pessoas a inventar coisas como satélites, computadores, telefones, internet e ferramentas para os médicos salvarem vidas! Até a comida que comes e as roupas que usas estão lá porque os cientistas fizeram descobertas fixes sobre como o nosso universo funciona.então, sabemos que compreender as distâncias no espaço é importante, porque esta informação nos ajudará a aprender como o universo funciona. Mas porque é que o SBF é importante de usar? Se você se lembrar de como o espaço é grande, e como tudo está super distante, é realmente difícil medir as distâncias para galáxias distantes., Sabemos quão longe estão algumas galáxias, mas geralmente, as que conhecemos estão muito perto da Terra. Se quisermos medir a distância a uma galáxia que está mais distante, podemos comparar sua cor e turbulência com as qualidades das galáxias que estão mais próximas, e então fazer uma medição de distância a partir desses dados. Então, SBF pode nos dar a distância para uma galáxia que de outra forma não teríamos sido capazes de medir.então, o que se segue?

porque requer muito trabalho, SBF só foi realizado em algumas galáxias., Haverá muitos novos telescópios no futuro, tirando muitas fotos, então teremos muitas mais fotos do que temos agora. Estou trabalhando em programas de computador que farão com que seja muito mais rápido analisar essas imagens e fazer medições de distância, para que os astrônomos possam medir distâncias para o maior número possível de galáxias!

glossário

Alfa Centauri: A estrela mais próxima do nosso sistema solar. É 1,37 parsecs, ou 41,53 trilhões de quilômetros, da Terra.

Galaxy: um monte de estrelas, talvez até trilhões que se agrupam e estão em órbita um ao outro.,

galáxia de Andrômeda: uma das galáxias mais próximas de nossa própria galáxia, a Via Láctea.

Parsec: uma maneira que os astrônomos descrevem distâncias no espaço. Um parsec é igual a 30,86 trilhões de quilómetros.

flutuações de brilho superficial (SBF): como a luz esburacada aparece numa imagem de uma galáxia de um lugar para o outro. É o que medimos para ajudar a determinar a distância de uma galáxia.

Pixel: uma luz muito pequena que é uma única parte de uma tela. Uma TV é feita de muitos pixels juntos.,

espectro de potência: isto dá informações sobre os tamanhos de todos os solavancos que vemos numa imagem de uma galáxia.

cor da Galáxia: a cor de uma galáxia diz-nos o quão quentes são as estrelas dessa galáxia.cálculo: a matemática super útil que Isaac Newton inventou e usou para fazer Astronomia.

conflito de interesses

o autor declara que a investigação foi realizada na ausência de quaisquer relações comerciais ou financeiras que possam ser interpretadas como um potencial conflito de interesses.

notas

1 consegui todos os meus números deste site: https://www.wolframalpha.com/., Digite apenas o nome de uma estrela ou galáxia que você quer saber mais sobre.

2 http://www.gemini.edu/ é um site onde você pode aprender mais sobre o telescópio Gemini.

3 Este site pode lhe dizer mais sobre o Hubble: http://hubblesite.org/

4 https://web.physics.wustl.edu/alford/general/newton.html