Por que as estrelas nunca colidem e as galáxias sempre colidem
Precisamos apenas de dois números para entender o porquê.
- Qual a probabilidade de coisas no espaço colidirem?
- Depende de dois números: Tamanho e distância.
- Usando apenas esses dois números simples, podemos demonstrar por que as estrelas basicamente nunca colidem, enquanto as galáxias sempre o fazem.
A ficção científica adora colisões espaciais. Ao longo de décadas de livros, filmes, programas de TV e videogames, fomos tratados com muitas coisas espaciais colidindo com outras coisas espaciais. Pense em todas aquelas perseguições de naves estelares através de densos campos de asteróides - vem à mente. Os heróis devem evitar caças inimigos enquanto navegam por rochas espaciais gigantes que estão colidindo.
Na realidade, porém, quão provável é que as coisas colidam na vasta escuridão do espaço? Para responder a essa pergunta, vamos nos concentrar em duas formas familiares de corpos celestes: estrelas e galáxias.
Reescrever as estrelas
Primeiro, precisamos reconhecer um fato astrofísico: as estrelas quase nunca colidem umas com as outras, mas as galáxias colidem com tanta frequência que é uma característica fundamental em sua evolução. Então o que dá? Que diferença entre estrelas e galáxias estabelece seus destinos de colisão? A resposta é astronomia bacana, mas, mais do que isso, ela também nos permite ver uma forma potente de raciocínio físico simples funcionando.
Uma das primeiras coisas que você aprende em seu treinamento como cientista é examinar um problema antes de mergulhar e montar um monte de equações complicadas. Isso significa que você dá uma olhada em algumas das propriedades básicas das coisas em que está pensando e vê o que essas propriedades lhe dizem. Para nossa pergunta sobre coisas colidindo no espaço, há duas propriedades básicas com as quais nos preocupamos. Primeiro: Qual o tamanho das coisas? Segundo: Quanto espaço há entre eles?
É isso. Não precisamos nos preocupar com temperaturas, densidades, campos magnéticos ou comprimentos de onda da luz emitida. Nada disso importa para um primeiro corte neste problema. Tudo o que precisamos são tamanhos e distâncias.
Comecemos pelas estrelas. O Sol tem um diâmetro de cerca de 1 bilhão de metros, ou em notação científica, 10 9 metros. (“Cerca de” é relativo à ordem de grandeza de todos os números que calculamos.) Agora que sabemos o tamanho das estrelas, qual é a distância média entre elas? A estrela mais próxima do Sol é Proxima Centauri, que fica a cerca de quatro anos-luz de distância. Isso se traduz em mais de dez milhões de bilhões de metros, ou 10 16 metros. Isso é muito maior que o tamanho do Sol.
Se você dividir o raio do Sol pela distância entre ele e Proxima Centauri, obtém 0,0000001, e isso é tudo que você precisa saber para entender por que as estrelas não colidem. As estrelas são muito menores do que as distâncias entre elas. Eles basicamente nunca se encontrarão e colidirão.
Galáxias são outra história. As galáxias têm um gama muito mais ampla de tamanhos do que as estrelas, mas vamos usar nossa casa, a Via Láctea, como um guia. O diâmetro da Via Láctea é de cerca de 100.000 anos-luz (10 5 anos luz). E a que distância está a galáxia mais próxima? Bem, isso seria Andrômeda, e está a cerca de 2,5 milhões de anos-luz de distância - cerca de 10 6 anos luz. Agora vamos fazer o mesmo pequeno cálculo que fizemos para as estrelas. Dividimos o tamanho do objeto pela distância entre ele e seu vizinho. Lembre-se de que obtivemos 0,0000001 para estrelas. É um número muito pequeno. Quando fazemos isso para galáxias, obtemos cerca de 0,1, o que torna a Via Láctea cerca de um décimo da distância entre ela e Andrômeda.
Ao contrário das estrelas, a proporção de tamanho e distância para galáxias não é tão pequena. É relativamente fácil para duas galáxias se encontrarem e colidirem, o que é exatamente o que vai acontecer com a Via Láctea e Andrômeda em cerca de cinco bilhões de anos. A maioria das galáxias sofre colisões, e o as consequências podem ser bastante dramáticas , alterando não apenas a forma de uma galáxia, mas também sua capacidade de formar novas estrelas.
Outras considerações galácticas
Há uma ressalva importante nessa história. Estrelas que nascem próximas como sistemas binários ou triplos podem se fundir hora extra . Além disso, nas partes mais densas das galáxias, onde as estrelas estão amontoadas, colisões reais entre estrelas podem acontecer de vez em quando.
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Mais uma vez, quero enfatizar que é assim que você começa a pensar sobre um problema. O próximo passo também consideraria as velocidades, que são importantes porque nos dizem com que rapidez os objetos atravessam as distâncias entre eles. Também consideraríamos os campos de força pelos quais os objetos interagem - em outras palavras, a gravidade - já que nosso pequeno cálculo imaginou as estrelas ou galáxias colidindo diretamente umas com as outras. Nas colisões de galáxias, uma estrela individual sente o efeito gravitacional coletivo de toda a massa, incluindo as estrelas, que a galáxia-alvo possui.
Mas, para uma primeira análise do problema, é verdade que, em média, as estrelas nunca colidem e as galáxias sempre colidem. O melhor de tudo, para saber por que tudo que você precisa são dois números.
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