Quão rápido estamos nos movendo pelo espaço?
Crédito da imagem: NASA, ESA Agradecimentos: Ming Sun (UAH) e Serge Meunier.
De acordo com a relatividade, não existe um quadro de referência universal. Mas o Big Bang nos deu um de qualquer maneira.
A filosofia lenta não é fazer tudo no modo tartaruga. É menos sobre a velocidade e mais sobre investir a quantidade certa de tempo e atenção no problema para que você o resolva. – Carlos Honoré
Muito provavelmente, enquanto você está lendo isso agora, você está sentado, percebendo-se como parado. No entanto, sabemos – em um nível cósmico – afinal, não estamos tão estacionários. Por um lado, a Terra gira em seu eixo, lançando-nos pelo espaço a quase 1.700 km/h para alguém no equador.
Isso não é realmente tão rápido, se passarmos a pensar em termos de quilômetros por segundo em vez de. A Terra girando em seu eixo nos dá uma velocidade de apenas 0,5 km/s, dificilmente um pontinho em nosso radar quando você a compara com todos os nossos outros movimentos.
A Terra, você vê, assim como todos os planetas do nosso Sistema Solar, orbita o Sol em um ritmo muito mais rápido. Para nos manter em nossa órbita estável onde estamos, precisamos nos mover a cerca de 30 km/s. Os planetas internos – Mercúrio e Vênus – se movem mais rápido, enquanto os mundos externos como Marte (e além) se movem mais devagar do que isso.
Crédito da imagem: NASA / JPL, recuperada de http://www.dailymail.co.uk/sciencetech/article-2454094/Could-life-Earth-end-March-16-2880-Scientists-predict-giant-asteroid-collide-planet-38-000-miles- hora.html .
Mas mesmo o próprio Sol não é estacionário. Nossa galáxia Via Láctea é enorme, massiva e, o mais importante, está em movimento. Todas as estrelas, planetas, nuvens de gás, grãos de poeira, buracos negros, matéria escura e muito mais se movem dentro dele, contribuindo e sendo afetados por sua gravidade líquida.
Crédito da imagem: J. Carpinteiro , M. Skrutskie , R. Ferido , Projeto 2MASS , NSF , NASA , da Via Láctea real em infravermelho.
Do nosso ponto de vista, a cerca de 25.000 anos-luz do centro galáctico, o Sol gira em uma elipse, fazendo uma revolução completa uma vez a cada 220-250 milhões de anos ou mais. Estima-se que a velocidade do nosso Sol seja de cerca de 200-220 km/s ao longo desta jornada, o que é um número bastante grande comparado não apenas à nossa velocidade de rotação da Terra, mas à revolução do nosso planeta ao redor do Sol.
No entanto, podemos juntar todos esses movimentos e descobrir qual é o nosso movimento através da galáxia.
Crédito da imagem: Rhys Taylor de http://www.rhysy.net/ , através de seu blog em http://astrorhysy.blogspot.co.uk/2013/12/and-yet-it-moves-but-not-like-that.html .
Mas a própria galáxia é estacionária? Certamente não! No espaço, você vê, há a gravitação de todos os outros objetos massivos (e energéticos) para enfrentar, e a gravitação faz com que qualquer massa ao redor acelere.
Dê ao nosso Universo tempo suficiente – e tivemos cerca de 13,8 bilhões de anos disso – e tudo se moverá, derivará e fluirá na direção da maior atração gravitacional. É assim que passamos de um Universo predominantemente uniforme para um Universo aglomerado, rico em galáxias em um período relativamente curto.
Então, o que isso significa perto de nós?
Isso significa que nossa Via Láctea está sendo puxada por todas as outras galáxias, grupos e aglomerados em nossa vizinhança. Isso significa que os objetos mais próximos e massivos ao redor serão os que dominarão nosso movimento. E isso significa que não apenas nossa galáxia, mas todo as galáxias próximas vão experimentar um fluxo de massa devido a esta força gravitacional. Recentemente, isso foi mapeado com a maior precisão de todos os tempos , e estamos continuamente chegando mais perto de entender nosso movimento cósmico através do espaço.
Crédito da imagem: Cosmografia do Universo Local —Courtois, Helene M. et ai. Astron.J. 146 (2013) 69 arXiv:1306.0091 [astro-ph.CO].
Mas até que entendamos completamente tudo no Universo que nos afeta, incluindo:
- o conjunto completo de condições iniciais sob as quais o Universo nasceu,
- como cada massa individual se moveu e evoluiu ao longo do tempo,
- como a Via Láctea e todas as galáxias, grupos e aglomerados associados se formaram, e
- como isso aconteceu em todos os pontos da história cósmica até o presente,
não seremos capazes de entender verdadeiramente nosso movimento cósmico.
Pelo menos, não sem este truque.
Crédito da imagem: equipe científica da NASA / WMAP.
Você vê, em todos os lugares que olhamos no espaço, vemos isso: a radiação de fundo de 2,725 K que sobrou do Big Bang. Existem pequenas, minúsculas imperfeições em várias regiões – na ordem de apenas cem micro kelvin ou algo assim - mas em todos os lugares que olhamos (exceto no plano poluído da galáxia), vemos a mesma temperatura: 2,725 K.
Isso acontece porque o Big Bang aconteceu em todos os lugares ao mesmo tempo no espaço, há 13,8 bilhões de anos, e o Universo vem se expandindo e esfriando desde então.
Crédito da imagem: NASA, ESA e A. Feild (STScI), via http://www.spacetelescope.org/images/heic0805c/ .
Isso significa que em todas as direções que olhamos no espaço, devemos ver a mesma radiação remanescente onde os átomos neutros se formaram pela primeira vez. Antes dessa época, cerca de 380.000 anos após o Big Bang, era quente demais para formá-los, pois as colisões de fótons os separavam imediatamente, ionizando seus componentes. Mas à medida que o Universo se expandia e a luz se desviava para o vermelho (e perdia energia), acabou se tornando frio o suficiente para formar esses átomos, afinal.
Crédito das imagens: Amanda Yoho, do plasma ionizado (L) antes da emissão do CMB, seguido pela transição para um Universo neutro (R) transparente aos fótons. Através da https://medium.com/starts-with-a-bang/the-smoking-gun-of-the-big-bang-b1d341a78cc0 .
E quando isso acontecesse, esses fótons simplesmente viajariam, desimpedidos, em linha reta até finalmente encontrarem algo. Existem tantos deles hoje – um pouco mais de 400 por centímetro cúbico – que podemos medi-lo facilmente: até suas velhas orelhas de coelho em seus aparelhos de televisão com antenas captam o fundo cósmico de microondas. Cerca de 1% da neve no canal 3 é o brilho remanescente do Big Bang.
Mas a coisa é, nós não vemos um fundo completamente uniforme de 2.725 K em todos os lugares que olhamos. Existem pequenas diferenças de uma região do céu para outra que são realmente muito, muito suaves. Um lado parece mais quente e um lado parece mais frio.
Crédito da imagem: O modelo Planck Sky de pré-lançamento: um modelo de emissão do céu em comprimentos de onda submilimétricos a centímetros —Delabrouille, J. et ai. Astro.Astrophis. 553 (2013) A96 arXiv:1207.3675 [astro-ph.CO].
Na verdade, também é um pouco: o lado mais quente é de cerca de 2,728 K, enquanto o mais frio é de cerca de 2,722 K. Esta é uma flutuação maior do que todos os outros por quase um fator de 100 , e isso pode confundi-lo inicialmente. Por que as flutuações nessa escala seriam tão grandes em comparação com todas as outras?
A resposta, claro, é que não é uma flutuação no CMB.
Sabe o que mais pode fazer com que a luz – e o fundo de micro-ondas é apenas luz – seja mais quente (ou mais energética) em uma direção e mais fria (ou menos energética) na outra? Movimento .
Crédito da imagem: Brooks Cole Publishing / Thomson Learning.
Quando você se move em direção a uma fonte de luz (ou uma se move em sua direção), a luz é desviada para o azul em direção às energias mais altas; quando você se afasta de uma fonte de luz (ou uma se afasta de você), ela é desviada para o vermelho em direção a energias mais baixas.
O que está acontecendo com o CMB não é que um lado seja inerentemente mais ou menos enérgico do que o outro, mas sim que estamos nos movendo pelo espaço . A partir desse efeito no brilho remanescente do Big Bang, podemos descobrir que o Sistema Solar se move em relação ao CMB a 368 ± 2 km/s, e que quando você adiciona o movimento do grupo local, obtém tudo isso – o Sol, a Via Láctea, Andrômeda e todos os outros — estão se movendo a 627 ± 22 km/s em relação ao CMB.
Crédito da imagem: Helene M. Courtois, Daniel Pomarede, R. Brent Tully, Yehuda Hoffman, Denis Courtois.
Pode não haver um quadro de referência universal, mas é um quadro de referência que é útil medir: o quadro de repouso do CMB, que também coincide com o quadro de repouso da expansão do Hubble do Universo. Cada galáxia que vemos tem o que chamamos de uma velocidade peculiar (ou uma velocidade no topo da expansão do Hubble) de algumas centenas a alguns milhares de km/s, e o que vemos por nós mesmos é exatamente consistente com isso.
Graças ao brilho remanescente do Big Bang, podemos não apenas descobrir que não somos um lugar especial e privilegiado no Universo, mas também não estamos estacionários em relação ao evento final em nosso passado cósmico compartilhado. Estamos em movimento, assim como tudo ao nosso redor.
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