Como o Universo muda em um ano?
Crédito da imagem: Adolf Schaller, via http://www.spacetelescope.org/images/opo0402h/.
Comparado a uma vida humana, o Universo é antigo.
Mas mesmo um único ano traz mudanças importantes.
Este ano não somos as mesmas pessoas que no ano passado; nem são aqueles que amamos. É uma chance feliz se nós, mudando, continuarmos a amar uma pessoa mudada.
– W. Somerset Maugham
No início desta semana, comemorei meu 37º aniversário. Cada um de nós está junto para o passeio no planeta Terra enquanto completamos uma órbita inteira em torno de nossa estrela central uma vez por ano. Embora possamos notar alguns eventos importantes que ocorrem no Universo em qualquer ano:
- a chegada de um cometa,
- o brilho de uma chuva de meteoros,
- a explosão de uma estrela próxima,
- ou mesmo uma supernova cataclísmica,
essas são apenas as mudanças óbvias que ocorrem.
Crédito da imagem: J. NASA e Jeff Hester (Universidade Estadual do Arizona).
Normalmente concebemos um ano como um período de tempo bastante longo. Em termos humanos, muita coisa pode acontecer em um período de 365 (mais ou menos) dias. Mas comparado ao Universo – cerca de 13,8 bilhões de anos – um ano é literalmente um piscar de olhos. Sério, se você comparar a idade do Universo com um único ano, seria como comparar uma vida humana com 0,2 segundos .
E, no entanto, nesse breve período, um ano, há algumas mudanças sutis que ocorrem em nosso Sistema Solar, nossa galáxia e o Universo que fundamentam as grandes e lentas mudanças que ocorrem nas maiores escalas de tempo.
A rotação da Terra diminui. Claro, você dificilmente notará isso em uma escala de tempo típica. O tempo que a Terra leva para girar uma vez em seu eixo - um dia - é mais tempo hoje em cerca de 14 nanossegundos em comparação com quanto tempo esse tempo de rotação era um ano atrás. Mas isso aumenta consideravelmente se você esperar o suficiente. Se você ficar por quatro milhões de anos, nossa rotação diminuirá o suficiente para que não precisemos mais de anos bissextos: um ano será exatamente feito de 365 dias.
Isso também significa que nos primórdios do Sistema Solar, um dia na Terra era muito mais curta : levou apenas 6 a 8 horas para a Terra completar uma rotação, o que significa que um ano consistia em mais de mil dias! Mas um giro um pouco mais lento é apenas o começo.
Crédito da imagem: John Rogers, via https://www.flickr.com/photos/93262704@N07/8751139355/sizes/o/in/pool-2166840@N25/ .
A Lua está mais longe este ano do que no ano passado . Novamente, você dificilmente notará, mas há uma lei de conservação fundamental que torna isso uma necessidade: a lei de conservação do momento angular. (Onde o momento angular é o código para coisas giratórias.) Pense no sistema Terra-Lua: ambos giram em seu eixo enquanto a Lua gira em torno da Terra. Se a rotação da Terra diminuir, isso significa que ela está perdendo coisas giratórias e algo mais precisa compensar. Essa outra coisa é a Lua girando em torno da Terra, o que significa que a Lua se afasta para manter tudo conservado.
Na escala de tempo de um ano, você nem pode perceber com o sofisticado alcance lunar a laser: a diferença na órbita da Lua é de meros centímetros por ano. Mas, com o tempo, isso aumenta de forma tão significativa que, em 650 milhões de anos, não haverá tal coisa como um eclipse solar total , já que a Lua estará distante o suficiente para que todos os eclipses solares sejam, na melhor das hipóteses, anulares.
Crédito da imagem: NASA / Solar Dynamics Observatory (SDO).
O Sol está um pouco mais quente do que no ano anterior . Isso é apenas na média , lembre-se, pois as variações do Sol são maiores do que o efeito geral de aquecimento. este certamente também não é capaz de causar o aquecimento geral que a Terra está experimentando, pois a quantidade que o Sol aumentou em luminosidade em um determinado ano é de aproximadamente cinco bilionésimos de um por cento , ou apenas um aumento em relação ao ano anterior de 0,000000005% no brilho.
Mas em escalas de tempo suficientemente longas, isso importa. O Sol, você vê, converte matéria em energia, perdendo cerca de 10^17 kg de massa por ano para Einstein E=mc^2 . À medida que queima mais combustível, fica mais quente, fundindo seu combustível mais rapidamente e fazendo com que sua produção geral de energia aumente. Em cerca de um a dois bilhões de anos, o Sol estará quente o suficiente para ferver os oceanos da Terra, acabando com a vida na Terra como a conhecemos. No fim, aquecimento global causado pelo Sol será o fim de todos nós .
Mas isso é apenas dentro do nosso Sistema Solar; a galáxia e além muda em apenas um ano também.
Crédito da imagem: NASA, ESA e Hubble Heritage Team.
Uma nova estrela, um pouco menor que o Sol, nasce em nossa galáxia . Dentro da Via Láctea, formamos novas estrelas continuamente em nebulosas, que levam a jovens aglomerados de estrelas. Nossa taxa atual de formação de estrelas - até onde sabemos - é 0,68 massas solares valor de novas estrelas todos os anos em nossa galáxia. Esta é apenas uma média: poderíamos formar uma estrela de 100 massas solares em mais de um século, ou cinco estrelas de massa muito baixa em um único ano. Na realidade, a formação de estrelas acontece em um processo gradual que leva milhões de anos. Mas, em média, temos uma nova estrela, um pouco menos massiva que o Sol, se formando a cada ano.
Crédito das imagens: NASA/CXC/NCSU/K.Borkowski et al. (EU); Colaboração NASA, ESA e Hubble Heritage (STScI/AURA)-ESA/Hubble; Agradecimentos: R. Fesen (Dartmouth College) e J. Long (ESA/Hubble) (R).
Temos uma pequena chance de uma supernova explodir em nossa galáxia . Costumávamos pensar que as supernovas eram eventos extremamente raros, com a supernova de Tycho em 1572 e a de Kepler em 1604 sendo as duas últimas vistas da Terra a olho nu. Mas, desde então, descobrimos outros que explodiram em nossas galáxias posteriormente, incluindo Cassiopeia no final de 1600 e em Sagitário no final de 1800 (ambos acima). Agora se sabe, olhando para outras galáxias, que nossa galáxia deve conter cerca de quatro vezes mais supernovas do tipo II do que o tipo Ias, e que esperamos entre duas e sete supernovas por século. (Com algumas incertezas.)
Esse número é muito maior do que pensávamos e nos diz que mesmo que não possamos ver , porque o plano da galáxia está no caminho, há uma boa chance de que tenhamos uma supernova acontecendo em qualquer uma de nossas vidas, e possivelmente uma no ano passado. As chances são melhores do que você pensa!
E na escala do Universo…
Crédito da imagem: ESA e a Colaboração Planck.
O Universo está mais frio este ano do que no ano passado . O brilho restante do Big Bang é muito legal: apenas 2,725 K acima do zero absoluto. E, no entanto, esta é a temperatura atingida só após 13,8 bilhões de anos de resfriamento; antes disso, era quente o suficiente para ionizar átomos, explodir núcleos e até impedir que quarks e glúons formassem prótons e nêutrons individuais! Em escalas de tempo ainda mais longas, essa expansão e resfriamento continuará a nos levar arbitrariamente perto do zero absoluto.
Um ano pode não fazer Muito de diferença, mas estamos um passo mais perto. O Fundo de Microondas Cósmica, este ano, é 200 picoKelvin (2 x 10^-10 K) mais frio do que no ano anterior. Dê-nos mais algumas dezenas de eras do Universo, e não seremos capazes de detectá-lo!
Crédito da imagem: NASA , ESTA , a Equipe GOODS e M. Giavalisco ( STScI ).
E, finalmente, 20.000 estrelas se tornam inalcançáveis a cada ano que passa . A energia escura passou a dominar o Universo, fazendo com que a taxa de expansão de galáxias distantes acelere. A uma distância crítica, cerca de 15 bilhões de anos-luz atualmente, essas galáxias se afastam de nós mais rápido do que a luz emitida por nós jamais será capaz de viajar. Assustadoramente, de todas as galáxias observáveis no Universo por nós, 97% deles já se foram para sempre . Mas os 3% restantes não estão apenas por perto; eles estão acelerando, também!
A cada ano que passa, aproximadamente 20.000 novas estrelas que eram alcançáveis (à velocidade da luz) agora não são mais alcançáveis, o que significa que a cada ano que atrasamos a exploração das estrelas, existem milhares e milhares de sistemas estelares que escapam para sempre além de nosso alcance.
Crédito da imagem: NASA/CXC/M.Weiss.
A vida útil do Universo pode ser longa, e um ano pode ser curto no grande esquema das coisas, mas mesmo assim, as coisas mudam. Se olharmos de perto e com bastante precisão, também podemos sentir o fluxo do tempo passando. Não apenas aqui em nosso mundo natal, lembre-se, mas no Sistema Solar, na galáxia e no Universo além.
Que o próximo ano seja aquele em que nos juntemos coletivamente e alcancemos as maiores distâncias como um só.
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