O Que Sabemos Sobre o Espaço?

O que de fato sabemos sobre o espaço? Quem olha para o céu com um telescópio ou um aplicativo de astronomia costuma se surpreender com a quantidade de objetos visíveis.

O espaço parece vazio, mas não está: há radiação, gás e poeira espalhados entre as estrelas. A região que conseguimos observar a partir da Terra se estende por cerca de 46,5 bilhões de anos-luz em todas as direções.

Essa região é chamada de universo observável. A idade do universo é estimada em cerca de 13,8 bilhões de anos. Já o limite mais usado entre a atmosfera e o espaço é a linha de Kármán, a cerca de 100 km de altitude, embora a atmosfera não termine de forma brusca.

Diferentes zonas

O espaço pode ser dividido em zonas, de acordo com a influência dos campos magnéticos e do vento solar. O espaço próximo da Terra vai até os limites externos da atmosfera e do campo magnético do planeta. O espaço interplanetário é dominado pelo Sol e fica dentro da heliosfera, uma enorme bolha que envolve o Sol e os planetas. O limite dessa bolha é chamado de heliopausa.

Além dela, começa o espaço interestelar, a região entre as estrelas de uma galáxia, preenchida por um meio muito rarefeito de gás e poeira. Já o espaço intergaláctico, entre as galáxias, é ainda mais vazio e se aproxima de um vácuo quase perfeito.

Do que o universo é feito

Os cientistas estimam que o universo seja composto por matéria comum, matéria escura e energia escura. A matéria comum, também chamada de matéria bariônica, é formada por prótons, nêutrons e elétrons. Estrelas, planetas, árvores, animais e pessoas são feitos dela.

Matéria escura

A matéria escura não emite nem absorve luz de forma detectável, por isso é invisível para os telescópios. Os astrônomos acreditam que ela existe por causa de seus efeitos gravitacionais sobre a matéria comum. Sem ela, seria difícil explicar como as galáxias giram tão rápido sem se desfazer, já que a gravidade da matéria visível não seria suficiente para mantê-las unidas. Partículas hipotéticas, como as WIMPs, estão entre as candidatas, mas ainda não foram detectadas. Estima-se que a matéria escura represente cerca de 27% do conteúdo do universo.

Energia escura

A energia escura é o nome dado à causa da expansão acelerada do universo. A gravidade tende a aproximar os objetos, mas as observações indicam que o universo não só está em expansão como se expande cada vez mais rápido. Até agora, os cientistas não explicaram sua natureza e sua origem. "Escura", nesse caso, significa desconhecida. Acredita-se que ela represente cerca de 68% do universo.

Lugares extremos

Alguns objetos chamam a atenção pelos extremos. A Nebulosa do Bumerangue, a cerca de 5.000 anos-luz da Terra, na constelação de Centauro, é considerada o lugar natural mais frio conhecido, com cerca de -272 °C, apenas um grau acima do zero absoluto. No outro extremo está o quasar 3C 273, o primeiro a ser identificado e um dos objetos mais luminosos que se conhecem. Medições indicaram que a região mais brilhante de seu jato tem temperaturas equivalentes a trilhões de graus.

Uma estrela muito antiga

A estrela Matusalém (HD 140283), na constelação de Libra, pode ser vista com binóculos (magnitude 7,2). Uma estimativa antiga apontava uma idade maior que a do próprio universo, o que seria impossível. Medições mais recentes reduziram esse número e a aproximaram da idade do universo, mas a estrela segue entre as mais antigas conhecidas, e o cálculo continua sendo estudado.

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Como sabemos o que sabemos

Quase todo o conhecimento sobre o universo vem da luz e de outras formas de radiação que chegam até nós. Ao passar por um prisma ou por um instrumento chamado espectrógrafo, a luz de uma estrela se divide em cores, e as linhas que aparecem revelam de que elementos ela é feita, qual é a sua temperatura e se ela está se afastando ou se aproximando. Foi dessa maneira que os cientistas descobriram que as estrelas contêm os mesmos elementos que existem na Terra.

A distância é outro desafio. Para estrelas relativamente próximas, os astrônomos usam a paralaxe, medindo a pequena mudança aparente de posição quando a Terra está em lados opostos de sua órbita. Para objetos mais distantes, usam-se referências de brilho conhecido, como certas estrelas variáveis e explosões de supernova. Comparando o brilho aparente com o brilho real, é possível calcular a que distância elas estão.

Um universo em expansão

Nos anos 1920, observações feitas por Edwin Hubble e outros mostraram que as galáxias distantes estão se afastando de nós, e que as mais longínquas se afastam mais rapidamente. Isso indicou que o universo está em expansão. Voltando no tempo, chega-se ao modelo do Big Bang, segundo o qual o universo era muito mais quente e denso no passado. A radiação cósmica de fundo, um brilho muito fraco detectado em 1965, reforçou fortemente essa ideia. As medições mais aceitas atualmente apontam uma idade de cerca de 13,8 bilhões de anos.

O Big Bang não foi uma explosão em um ponto do espaço, como costuma ser imaginado. É o próprio espaço que se expande, carregando as galáxias. Por isso, não há um centro definido no universo. Outra surpresa veio em 1998, quando foi descoberto que a expansão está acelerando, fato atribuído à chamada energia escura, cuja natureza ainda é desconhecida.

O que é o universo observável

Como a luz viaja a uma velocidade finita e o universo tem uma idade determinada, só conseguimos ver uma parte dele. Essa região é chamada de universo observável, e seu limite fica a cerca de 46 bilhões de anos-luz, número maior do que a idade do universo poderia sugerir porque o espaço continuou se expandindo durante a viagem da luz. O que existe além disso não sabemos ao certo, e há bons motivos para pensar que o universo inteiro seja bem maior.

Olhar para longe também é olhar para o passado. A luz de uma galáxia muito distante partiu há bilhões de anos, e por isso os astrônomos podem estudar como as primeiras galáxias eram. É uma das principais tarefas do Telescópio Espacial James Webb, lançado em 2021, que observa no infravermelho e já encontrou galáxias muito antigas, trazendo novas perguntas sobre como elas se formaram.

O que conhecemos e o que ainda é mistério

Segundo as estimativas atuais, a matéria comum, de que são feitos planetas, estrelas e pessoas, representa apenas cerca de 5% do conteúdo do universo. O restante seria formado por matéria escura e energia escura. A matéria escura não emite luz, mas seus efeitos gravitacionais aparecem no movimento das galáxias. Até hoje, nenhuma partícula desse tipo foi detectada de forma direta. Essa é uma das maiores incógnitas da ciência atual.

Outras questões permanecem abertas: o que aconteceu nos primeiríssimos instantes do universo, como a vida surgiu e se ela existe em outros lugares, qual será o destino final do cosmos. Admitir o que não se sabe faz parte da ciência. É isso que impulsiona novas pesquisas, e por isso resultados e estimativas podem ser ajustados com o tempo.

O espaço também está no nosso dia a dia

A exploração espacial trouxe benefícios bem concretos. Satélites são usados na previsão do tempo, em comunicações, nos sistemas de navegação, como o GPS, e no monitoramento de queimadas e do desmatamento, área em que o Brasil tem experiência própria. Muitas tecnologias usadas em sensores de câmeras, materiais e equipamentos médicos também tiveram alguma relação com as pesquisas espaciais. A quantidade de satélites, porém, gera outro problema: o lixo espacial, formado por restos de foguetes e equipamentos desativados que podem colidir e danificar outras naves.

Como aprender mais

Quem se interessa pelo tema pode começar pelos sites da NASA, da Agência Espacial Europeia e da Agência Espacial Brasileira, que publicam imagens e explicações gratuitas. Planetários e observatórios costumam oferecer atividades abertas, e aplicativos de mapas do céu ajudam a identificar planetas e constelações. Para fugir de informações falsas, desconfie de manchetes sobre fim do mundo e procure saber se a notícia cita uma fonte científica. Com um pouco de curiosidade, olhar para o céu à noite se torna uma aula sobre o nosso lugar no universo.