Como medimos distâncias no espaço sideral? - Yuan-Sen Ting

Veja a aula completa: http://ed.ted.com/lessons/how-do-we-measure-distances-in-space-yuan-sen-ting

Quando olhamos para o céu, vemos uma imagem plana, bidimensional. Então, como será que os astrônomos descobrem as distâncias entre o nosso planeta Terra e as estrelas e galáxias que observamos? Yuan-Sen Ting mostra como paralaxes trigonométricas, velas padrão e muitas outras coisas nos ajudam a determinar a distância de objetos que se encontram a bilhões de anos-luz da Terra.

Aula de Yuan-Sen Ting, animação do TED-Ed.

A luz é a coisa mais veloz que conhecemos.

É tão veloz que medimos enormes distâncias

pelo tempo que a luz leva para percorrê-las.

Em um ano, a luz percorre
aproximadamente 9,6 trilhões de km

uma distância que chamamos de 1 ano-luz.

Para se ter uma ideia dessa distância,

a Lua, aonde os astronautas da Apollo
levaram quatro dias para chegar,

fica a apenas 1 segundo-luz da Terra.

Enquanto isso, a estrela mais próxima
depois do nosso Sol é Proxima Centauri,

a 4,24 anos-luz de distância.

Nossa Via Láctea tem uns cem mil
anos-luz de diâmetro.

A galáxia mais próxima à nossa, Andrômeda,

fica a cerca de 2,5 milhões
de anos-luz de distância.

O espaço é inacreditavelmente vasto.

Mas espere. Como sabemos quão longe
estão as estrelas e as galáxias?

Afinal, ao olharmos para o céu,
temos uma visão plana e bidimensional.

Ao apontar o dedo para uma estrela,
não dá para saber a que distância está.

Então, como os astrofísicos
descobrem isso?

Para objetos que estão bem próximos a nós,

podemos usar um conceito
chamado paralaxe trigonométrica.

A ideia é bem simples.

Vamos fazer um teste.

Levante seu dedão e feche seu
olho esquerdo.

Agora, abra seu olho esquerdo
e feche o olho direito.

Vai parecer que seu dedo se moveu,

enquanto objetos mais distantes, ao fundo,
continuam no mesmo lugar.

O mesmo conceito se aplica
ao olharmos para as estrelas,

mas estrelas distantes estão muito mais
longe que o comprimento do seu braço,

e a Terra não é muito grande.

Então, mesmo que você tivesse vários
telescópios por toda a Linha do Equador,

não veria uma mudança
de posição tão evidente.

Em vez disso, vemos a mudança da posição
aparente da estrela em seis meses,

o ponto médio da órbita anual
da Terra em torno do Sol.

Quando medimos as posições relativas das
estrelas no verão,

e depois novamente no inverno, é igual
a você olhando com seu outro olho.

As estrelas mais próximas
parecem ter se movido

contra o plano das estrelas
e galáxias mais distantes.

Mas esse método só funciona para objetos
com menos de alguns milhares de anos-luz.

Além de nossa galáxia,
as distâncias são tão grandes

que a paralaxe é muito pequena para ser
detectada com nossos melhores instrumentos

Então nesse ponto precisamos
contar com um método diferente

usando indicadores que
chamamos de vela padrão.

Velas padrão são objetos cujo brilho
ou luminosidade intrínsecos

conhecemos muito bem.

Por exemplo, se você sabe quão brilhante
sua lâmpada é,

e você pede a um amigo para segurar a
lâmpada e se afastar de você,

você sabe que a quantidade de luz
que você recebe de seu amigo

irá diminuir de acordo com a
distância elevada ao quadrado.

Logo, comparando a quantidade de luz
que você recebe

e o brilho característico da lâmpada,

você pode dizer quão longe seu amigo está.

Em astronomia, nossa lâmpada é
um tipo especial de estrela

chamada Variável Cefeida.

Essas estrelas são internamente instáveis,

como um balão continuamente
enchendo e murchando.

E como a expansão e a contração
fazem seu brilho variar,

podemos calcular sua luminosidade
medindo o período de tal ciclo,

com estrelas mais luminosas
mudando mais lentamente.

Ao comparar a luz que observamos
dessas estrelas

ao brilho característico que calculamos
dessa forma,

podemos dizer quão longe elas estão.

Infelizmente, esse ainda
não é o fim da história.

Só podemos observar estrelas individuais
a até 40 milhões de anos-luz de distância,

depois disso elas tornam-se
desfocadas demais para se determinar.

Mas por sorte nós temos
um outro tipo de vela padrão:

a famosa supernova tipo 1A.

Supernovas, enormes explosões estelares,
são uma das formas de estrelas morrerem.

Essas explosões são tão brilhantes,

que brilham mais do que
as galáxias onde ocorrem.

Então mesmo quando não conseguimos
ver estrelas individuais numa galáxia,

ainda podemos observar supernovas,
quando elas acontecem.

E as supernovas tipo 1A mostraram
ser utilizáveis como velas padrão

porque as intrinsecamente mais brilhantes
se apagam mais lentamente que as fracas.

Por meio de nosso entendimento
de tal relação

entre o brilho e a taxa de declínio,

nós podemos usar essas
supernovas para aferir distâncias

de até bilhões de anos-luz de distância.

Mas, de qualquer forma, por que seria
importante enxergar objetos tão distantes?

Bem, lembre-se quão
rapidamente a luz viaja.

Por exemplo, a luz emitida pelo Sol levará
8 minutos para nos alcançar,

o que significa que a luz que vemos agora
é uma imagem do Sol há 8 minutos.

Quando você olha a Ursa Maior,

você está vendo como
ela estava 80 anos atrás.

E aquelas galáxias desfocadas?

Elas estão a milhões
de anos-luz de distância.

Levou milhões de anos para
aquela luz chegar até nós.

Então, o universo em si é de certa forma
uma máquina do tempo autoembutida.

Quanto mais longe pudermos olhar para trás,
mais jovem será o universo que examinamos.

Astrofísicos tentam ler a
história do universo,

e entender como e de onde nós viemos.

O universo está constantemente nos
enviando informações, na forma de luz.

O que nos resta é decifrar isso.