Começa Com Um Estrondo

A ciência pela democracia não funciona

Crédito da imagem: CORGARASHU/SHUTTERSTOCK.

O debate científico é importante pelas questões que levanta, não pelas primeiras conclusões a que chega.

Mesmo quando o ensinamento de Darwin apareceu pela primeira vez, ficou claro imediatamente que seu núcleo científico e materialista, seu ensino sobre a evolução da natureza viva, era antagônico ao idealismo que reinava na biologia. -Trofim Lysenko

Houve um pouco de arrogância política que acabou de ocorrer nos Estados Unidos: o Senado dos EUA realizou uma votação sobre se a mudança climática foi uma farsa ou não . Isto foi seguido por duas votações posteriores sobre se a mudança climática foi causada por atividades humanas ou não . Isso me parece o epítome da tolice, não apenas porque a ideia de votar na ciência é completamente antitética a todo o empreendimento da própria ciência, mas porque debate na ciência não é sobre chegar a um consenso , mas sim sobre levantando as questões que precisam ser esclarecidas para determinar a resposta .

Crédito da imagem: Springer 2007 / Union of Concerned Scientists, via http://www.treehugger.com/clean-technology/voting-opens-on-scientific-integrity-cartoons.html .

E uma vez que esses problemas está esclarecida, a conclusão deixa de ser uma questão de opinião, mas torna-se cientificamente robusta e validada. Há quase 100 anos, astronomia estava enfrentando uma tremenda controvérsia interna, assim como muitos campos da ciência ao longo da história.

Crédito da imagem: ESO/P. Grosbol, via http://www.eso.org/public/images/eso1042a/ .

Ao mesmo tempo em que a Teoria Geral da Relatividade de Einstein estava abalando os fundamentos da física fundamental, um grande debate sobre a natureza dessas nebulosas espirais dividia os astrônomos. Os outros tipos de nebulosas – os aglomerados abertos e globulares, os remanescentes de supernovas, as nebulosas planetárias e as nebulosas vermelhas e azuis estendidas (formadoras de estrelas) – eram todos conhecidos por residirem na Via Láctea.

Crédito da imagem: MSX Galactic Plane Survey, via http://spider.ipac.caltech.edu/staff/carey/MSX/msx_pictures.html .

Mas a questão muito debatida foi a natureza desses numerosos espiral nebulosas. Por um lado, a maioria dos astrônomos achava que a melhor explicação era que essas nebulosas eram protoestrelas em processo de formação, também contidas em nossa própria Via Láctea. Por outro lado, uma minoria substancial sustentou que estes podem ser universos insulares por direito próprio, muito além da própria Via Láctea.

Crédito da imagem: Jimmy Walker http://www.darkskywalker.com/Photography/Galaxies/i-pv56JGQ .

Olhando para trás da perspectiva de hoje, a ideia de que uma dessas galáxias poderia ser uma simples protoestrela parece absurda, não é? Mas, como se vê, essa explicação tem mais mérito do que você imagina. Considere o seguinte.

Imagine que você comece com alguma matéria: uma nuvem de gás molecular neutra. Se o gás estiver frio o suficiente, ele começará a entrar em colapso sob sua própria gravidade; tanto é inevitável. Em geral, uma nuvem de gás não será perfeitamente esférica, mas será mais curta em uma direção em comparação com todas as outras.

Crédito da imagem: usuário do Wikimedia Commons JoshDif .

Por causa da maneira como a gravitação funciona, essa direção entrará em colapso mais rapidamente e, como os átomos interagem uns com os outros, ocorrerão colisões, os átomos se unirão e o gás começará a emitir energia. O que nos restará, nesta foto, é uma nuvem plana e rotativa de gás, cuja densidade é mais alta no centro. Eventualmente, suspeitava-se, as estrelas se formariam no centro, mas essas nebulosas representavam um estágio inicial na formação de novas estrelas. Esta era - pelo menos na época - uma explicação completamente razoável para a natureza das nebulosas espirais.

Crédito da imagem: ESO/IDA/Danish 1,5 m/R.Gendler e A. Hornstrup.

Se essas espirais cósmicas fossem, de fato, proto-estrelas contidas em nossa galáxia, isso significaria que a Via Láctea - cerca de 100.000 anos-luz de diâmetro - englobava a totalidade do Universo conhecido, com nada além do vasto vazio do infinito. além. No entanto, se essas espirais fossem Universos insulares – objetos distantes, semelhantes à Via Láctea, contendo bilhões de estrelas próprias – então nosso Universo se estendia muito além de nossa própria galáxia, estendendo-se por pelo menos muitos milhões de anos-luz (e possivelmente mais) em Tamanho. Embora um enorme conjunto de observações, esboços e fotografias tenham sido feitos desses objetos do céu profundo, não houve consenso, pois os dois lados apontaram para diferentes evidências e interpretações diferentes para chegar a conclusões diferentes. As emoções estavam em alta em ambos os lados deste debate, pois estava em jogo a questão fundamental da escala e até da natureza do Universo!

Crédito das imagens: The Rockefeller University, via http://incubator.rockefeller.edu/?p=2185 , de Heber Curtis (L) e Harlow Shapley (R).

Em 1920, em um esforço para resolver a questão, foi realizado um evento conhecido como O Grande Debate, onde dois renomados astrônomos – Harlow Shapley (do lado das protoestrelas) e Heber Curtis (do lado dos universos insulares) – apresentariam os melhores argumentos e contra-argumentos sobre o tema da escala do Universo. Eles tomaram observações e fatos com os quais ambos os lados concordaram e apresentaram argumentos para qual interpretação melhor se ajustava aos dados. Havia seis pontos principais de discórdia entre as duas facções. No final do debate, a academia que eles apresentaram – a Academia Nacional de Ciências – realizou uma votação para declarar um vencedor.

Crédito da imagem: 2015.
Trazido a você pelo
Centro de História da Física , uma divisão do
Instituto Americano de Física , através da http://www.aip.org/history/cosmology/ideas/larger-image-pages/pic-bad-science-nebulae.htm .

1.) Observações de Messier 101 (a Galáxia Cata-vento) ao longo de muitos anos pareciam mostrar que características individuais dentro desta nebulosa estavam girando ao longo do tempo. Shapley sustentou que esta nebulosa não poderia ser um objeto que se aproximasse da escala da Via Láctea, pois as velocidades de rotação necessárias seriam muitas vezes mais rápidas que a velocidade da luz, o limite máximo de velocidade do Universo. Curtis respondeu que, embora essas observações estivessem corretas, elas desfavoreceriam a imagem dos universos insulares, as observações estavam no limite do que os melhores instrumentos poderiam detectar e que esses efeitos não foram observados nas outras espirais. Assim, Curtis defendia que as próprias observações não podiam ser confiáveis.

Crédito da imagem: Edwin Hubble / Observatórios Carnegie, via https://obs.carnegiescience.edu/PAST/m31var .

2.) Observações de Messier 31 (a Galáxia de Andrômeda) mostraram que há muitos objetos brilhando naquela pequena região do céu. Eles eram semelhantes em brilho às novas que vemos em nossa própria Via Láctea, exceto que eram incrivelmente fracas, e havia mais delas vistas nessa região do que no resto da Via Láctea combinada. Curtis estimou que este objeto deve estar a milhões de anos-luz de distância, colocando-o muito fora da extensão da Via Láctea. Shapley, no entanto, respondeu que houve um surto muito brilhante em 1885 que não poderia ter sido uma nova e, portanto, a explicação de Curtis deve ser falha.

Crédito da imagem: Don Osterbrock, da galáxia III Zwicky 2, via http://ned.ipac.caltech.edu/level5/Osterbrock2/Oster4.html#Figure Quatro.

3.) Essas nebulosas espirais também foram observadas espectroscopicamente, o que significa que a luz proveniente delas foi dividida em comprimentos de onda individuais, registradas e analisadas. Os espectros vindos deles não pareciam corresponder ao espectro de nenhuma estrela conhecida, o que era intrigante. Shapley argumentou que isso acontecia porque essas nebulosas ainda não eram estrelas e, portanto, deveriam ter suas próprias assinaturas únicas. Curtis, por outro lado, argumentou que essas espirais estavam, de fato, cheias de estrelas, mas que as estrelas que dominavam esses universos insulares não eram como as que estão próximas de nós na Via Láctea. Pelo contrário, argumentou, estas eram dominadas por estrelas que eram mais quentes, mais azuis e mais brilhantes do que as estrelas médias que podemos ver e, além disso, estavam localizadas em ambientes muito diferentes das estrelas que vimos. Portanto, não é surpresa que seus espectros sejam distorcidos em comparação com o que estamos acostumados a observar.

Crédito da imagem: missão WISE; NASA/JPL-Caltech/UCLA.

4.) Uma observação muito controversa foi que não havia nebulosas espirais observadas no plano da Via Láctea. Esta foi uma observação especialmente difícil para Shapley, porque há muito mais estrelas no plano da Via Láctea do que em qualquer outro lugar do céu. Curtis avançou o argumento de que essas nebulosas espirais estão realmente em todos os lugares do céu, mas porque estão muito mais distantes do que os objetos dentro de nossa galáxia, o plano da Via Láctea bloqueia a luz das espirais que estão por trás dele. Shapley foi forçado a afirmar que deve haver algo sobre o plano da Via Láctea que desfavorece a formação de proto-estrelas. Em talvez um golpe de brilhantismo, ele argumentou que a Via Láctea em si não era apenas maior do que se suspeitava anteriormente, mas que nosso Sol estava localizado longe de seu centro e que havia uma grande quantidade de poeira bloqueadora de luz atrás das estrelas visíveis. impedindo-nos de ver essas nebulosas. Se apenas a astronomia infravermelha tivesse sido pioneira naquela época, talvez eles tivessem aprendido que ambos estavam corretos: a poeira bloqueadora de luz obscurece as nebulosas espirais, que existem em abundância além do plano da Via Láctea!

Crédito da imagem: Imagens de múltiplos comprimentos de onda do M31, através da equipe da missão Planck; ESA/NASA.

5.) Assinalou-se que a luz das estrelas conhecidas em nosso céu noturno, se vista das grandes distâncias que Curtis afirmava que essas nebulosas estavam localizadas, seria muito fraca para explicar nossas observações. Shapley aproveitou esse ponto, afirmando que a única explicação era que essas nebulosas espirais não eram coleções de estrelas localizadas a distâncias extremamente grandes. Curtis foi forçado a recorrer ao mesmo argumento que usou para o terceiro ponto: que essas nebulosas espirais estavam cheias de estrelas, mas que as estrelas que dominavam esses universos distantes e insulares não eram representativas das estrelas encontradas perto de nossa localização no espaço.

Crédito da imagem: Vesto Slipher, 1917, via http://faculty.humanities.uci.edu/bjbecker/ExploringtheCosmos/lecture18.html .

6.) Finalmente, a última observação foi que as velocidades da maioria dessas espirais foram medidas. E enquanto havia alguns, como a Nebulosa de Bode (Messier 81) que estavam se movendo a apenas alguns quilômetros por segundo, típicos de objetos dentro da Via Láctea, a grande maioria deles estava se movendo incrivelmente rápido: muitas centenas ou até mais de mil quilômetros -por segundo. Com apenas algumas exceções, eles estavam se afastando diretamente de nós. Nenhum dos lados tinha uma explicação convincente para dar na época, a extraordinária duração do debate talvez tenha afetado os dois participantes.

Então com tudo isso, quem ganhou ?

Acredite ou não, Não importa . O que importa não é o que as pessoas pensei a resposta foi – já que eles só tinham informações incompletas – mas que esse debate foi um passo importante para expor quais seriam os argumentos para apoiar cada uma dessas duas ideias concorrentes.

Crédito da imagem: NASA-JPL.

Ao que tudo indica, há está protoestrelas em nossa galáxia com discos ao seu redor, mas isso é não o que são as nebulosas espirais. Foi somente com a descoberta de uma classe bem conhecida de estrelas nessas nebulosas espirais que suas distâncias puderam ser determinadas e, portanto, o grande debate foi finalmente resolvido.