Pergunte ao Ethan nº 110: Como era o céu quando a Terra se formou?

Crédito da imagem: Wally Pacholka (AstroPics. com, TWAN ), através da http://apod.nasa.gov/apod/ap121225.html .

Quatro bilhões de anos atrás, o Universo era um lugar diferente. O que teríamos visto?




Em tais momentos, oferecendo seu coração na hora em que as flores da noite inalam seu perfume, acesa como uma lâmpada no centro da noite estrelada, expandindo sua alma em êxtase em meio ao brilho universal da criação, ele não poderia ele mesmo talvez tenha contado o que se passava em sua mente; sentiu algo partir dele e algo descer sobre ele, misteriosos intercâmbios das profundezas da alma com as profundezas do universo. – Victor Hugo



Enquanto as estrelas no céu noturno parecem ser virtualmente estáticas e imutáveis ​​ao longo da vida humana, nosso mundo existe há bilhões de anos. É tempo de sobra para todo tipo de coisa acontecer: para as estrelas nascerem, queimarem seu combustível e morrerem, para as galáxias se fundirem, para o Universo se expandir, etc. -céus teria sido! Pelo menos, foi isso que fez Scott Elrick pensar, quando ele fez essa pergunta para Pergunte ao Ethan:

Em geral, como seriam os céus noturnos para um observador em uma Terra recém-resfriada há 4 bilhões de anos? O céu noturno seria o mesmo? Mais brilhante?



Para entender como os céus seriam há tanto tempo, primeiro precisamos chegar a um acordo com o que estamos vendo hoje.

Crédito da imagem: Ben Sugden do flickr, via http://www.flickr.com/photos/36294425@N06/12767665013 .

Por mais que pareça que estamos olhando para as profundezas do infinito quando olhamos para o Universo distante, a realidade é que estamos vendo uma combinação de duas coisas em geral: as estrelas que são ambas mais próximo para nós e intrinsecamente mais brilhante em sua natureza. O dez estrelas mais brilhantes no céu noturno incluem alguns dos mais próximos, como Sírius e Alfa Centauro , cada um a menos de 10 anos-luz de distância, mas também alguns dos mais luminosos, como Rigel e Betelgeuse , que estão a centenas de anos-luz de distância, mas brilham mais de 100.000 vezes mais que o nosso Sol.



Crédito das imagens: Sirius (L), Betelgeuse (M) e Rigel (R), por Yuuji Kitahara, Tom Wildoner e Lupu Victor Astronomy.

Para que alguém com nossas capacidades de visão – com olhos humanos – veja uma estrela, ela precisa ser de magnitude aparente +6 ou mais brilhante, aproximadamente, ou estará além do limite da visão humana. Isso requer uma combinação de proximidade e brilho para estrelas que a grande maioria das estrelas da Via Láctea não consegue alcançar. Do nosso ponto de vista na Terra, temos apenas cerca de 6.000 estrelas visíveis em toda a esfera celeste que são visíveis pela visão humana sem ajuda.

Isso também pressupõe, lembre-se, que você não está vivendo em uma área poluída pela luz, ou que o brilho das fontes do céu e do solo não está iluminando a atmosfera da Terra a tal ponto que as estrelas se tornem invisíveis. o pano de fundo iluminado.



Crédito da imagem: Jeremy Stanley do flickr, via https://www.flickr.com/photos/79297308@N00 .

Há muito poucas coisas que podem competir com esses limites da visão humana, mas o Universo nos dá algumas tentativas maravilhosas. Em particular, estrelas individuais podem ter esses limites a partir da relação brilho/distância, mas objetos difusos e estendidos podem parecer muito mais brilhantes. Certos aglomerados de estrelas, aglomerados globulares e até galáxias inteiras aparecerão visíveis do céu noturno da Terra quando a poluição luminosa estiver baixa, mas essas classes de objetos – onde a luz é espalhada por uma área de superfície maior – serão os primeiros a desaparecer quando a poluição luminosa é significativa.



Crédito da imagem: The Bortle Dark Sky Scale de acordo com o Big Sky Astronomy Club, via http://www.bigskyastroclub.org/lp_bortle.html .

Dito isto, a Terra, o Sistema Solar, a galáxia e o Universo foram muito diferente no passado distante do Universo, e há várias maneiras que isso teria contribuído para o céu noturno ser muito, muito diferente há muito tempo. Supondo que você tivesse os mesmos olhos humanos, o que teríamos visto entre 4 e 4,5 bilhões de anos atrás, quando o Sistema Solar estava se formando e passando por seus estágios iniciais de evolução?

Crédito da imagem: E. Siegel, com o software livre Stellarium, disponível em http://stellarium.org/ .

Mais e mais brilhantes planetas em nossos céus . Se você está verificando os céus do leste pouco antes do amanhecer, provavelmente notou uma série de luzes brilhantes lá. Além da estrela azul brilhante, Regulus, os planetas Vênus, Marte, Júpiter e até Mercúrio estão agrupados lá agora, com Vênus superando todos eles.

Mas não apenas havia possivelmente ainda mais planetas em nosso Sistema Solar no início de sua história, como as simulações tendem a indicar, mas Júpiter, Saturno e até Urano e Netuno podem ter estado muito mais próximos do Sol bilhões de anos atrás, como o modelo legal indica.

Crédito da imagem: usuário do Wikimedia Commons marca astro .

Enquanto Urano hoje está no limite da visão sem ajuda, Júpiter e Saturno teriam sido brilhantes, e Urano e Netuno – e potencialmente até outro planeta que já foi ejetado – teria sido visível a olho nu. Lembre-se, em nosso Sistema Solar, vemos apenas os sobreviventes quando olhamos hoje!

Crédito da imagem: 2008–2015 — Dark Horse Observatory, via http://darkhorseobservatory.org/product.php?ProductID=134&CategoryID=47 .

Milhares de estrelas brilhantes e brilhantes adicionais . Quando olhamos para a estrela mais próxima hoje, ela está a mais de quatro anos-luz de distância de nós. De fato, se fôssemos pesquisar todas as estrelas a cerca de 30 anos-luz de nós em qualquer direção, são cerca de 300 deles : com muito poucos outros provavelmente presentes.

Mas nosso Sol, como todas as estrelas, não se formou isoladamente. Em vez disso, cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, nosso Sol fazia parte de uma região gigante de formação de estrelas que provavelmente deu origem a milhares de estrelas, muitas das quais são mais escuras que a nossa, mas algumas das quais eram muito, muito mais brilhantes.

Crédito da imagem: Laboratório de Física Aplicada da Universidade Johns Hopkins/Instituto de Pesquisa do Sudoeste (JHUAPL/SwRI).

A partir de dentro de um desses aglomerados, teria originalmente parecido muito empoeirado, já que nosso Sistema Solar precisava se sacudir desses detritos preenchidos com protoplanetesimais. Mas, à medida que a poeira se assentasse e fosse soprada, teríamos encontrado nosso céu cheio de milhares e milhares de estrelas, mais próximas e mais brilhantes do que até mesmo a estrela mais brilhante em nossos céus hoje.

Por um período de dezenas de milhões de anos ou mais, os céus teriam sido absolutamente brilhantes à noite.

Crédito da imagem: copyright Kingfisher, arte de Mark A. Garlick, recuperada de http://spaceart1.ning.com/photo/birth-of-the-moon .

A formação da Lua teria feito as coisas uma bagunça ! Cerca de 50 a 100 milhões de anos após a formação da Terra, um proto-planeta chamado Theia colidiu com a Terra, levantando detritos que se fundiram em um período relativamente curto na Lua.

no entanto ! Tanto a Lua quanto a superfície da Terra ficaram muito quentes por um longo tempo - provavelmente milhões de anos - depois disso, o que significa que elas teriam emitido tanto visível luz que o céu noturno teria sido iluminado da Terra significativamente. Imagine isso: nosso planeta era tão quente que produzíamos nossa própria poluição luminosa apenas irradiando calor!

Crédito de imagem: NASA, ESA e STScI, via https://www.spacetelescope.org/images/heic1309c/ , das Híades.

Depois de algumas centenas de milhões de anos, o aglomerado estelar que nos formou começou a se dissociar . Aglomerados de estrelas abertas, como o que deu origem ao nosso Sol e ao Sistema Solar, raramente duram mais de meio bilhão de anos antes que as interações gravitacionais os separem e ejetem a grande maioria de suas estrelas. Uma vez que fomos expulsos, o céu noturno que vimos pouco depois diferia apenas em detalhes individuais dos céus que vemos hoje.

Crédito da imagem: Jon Lomberg www.jonlomberg.com , sobreposição NASA / Kepler.

À medida que orbitamos pela galáxia – à medida que as estrelas se tornam relativamente mais próximas ou mais distantes de nós – e à medida que as estrelas O e B morrem e nascem em novos aglomerados, as estrelas individuais que vemos a qualquer momento podem mudar, mas o o número e o brilho das estrelas permanecem aproximadamente os mesmos. Claro, podemos nos encontrar mais perto ou mais longe de aglomerados estelares (como as Híades ou as Plêiades), regiões de formação de estrelas como a Nebulosa de Órion ou do outro lado da nossa galáxia, que podem fazer objetos extragalácticos como Maffei 1 e Maffei 2 ocasionalmente visíveis.

Crédito da imagem: NASA / JPL-Caltech / WISE Team, de Maffei 1 (inferior direito) e Maffei 2 (superior esquerdo).

Mas os objetos distantes e difusos, incluindo outras galáxias, provavelmente não foram muito diferentes até quatro bilhões de anos atrás, como a expansão do Universo (que afeta escalas supergalácticas) só teria feito talvez duas ou três galáxias adicionais invisíveis a olho nu durante esse tempo. Pelo contrário, é muito mais provável que galáxias menores que foram canibalizadas pela nossa Via Láctea fossem visíveis, enquanto as Grandes e Pequenas Nuvens de Magalhães poderiam estar muito distantes para serem vistas naquela época!

Crédito da imagem: Stephane Guisard-Astrosurf.com/sguisard, via http://twanight.org/newTWAN/photos.asp?ID=3001717 .

Então, para responder à sua pergunta, Scott, o céu noturno mudou tremendamente em detalhes, mas a maioria das mudanças veio do ambiente em que nosso Sol se encontra em um determinado momento. Os céus que vemos hoje em dia podem parecer imutáveis ​​para nós em nossas curtas escalas de tempo, mas para um observador de quatro bilhões de anos atrás, tudo o que vemos hoje – com a possível exceção de Andrômeda – pareceria completamente estranho.


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