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Temas

Vamos espreitar mais de perto dos temas abordados nas atividades do Constellation!

  1. O Sol e a Lua
  2. Planetas
  3. Estrelas e constelações
  4. Galáxias e o Universo

Introdução

A Astronomia é a ciência que estuda os objetos celestes como o Sol, a Lua, planetas, estrelas e galáxias sendo uma das ciências mais antigas do mundo. Todos estes objetos possuem um diverso leque de tamanhos e funcionam com escalas de tempo diferentes, no entanto estão todos interligados:

Os planetas do nosso sistema solar rodam em torno do Sol, a estrela mais próxima de nós. As estrelas que vemos no céu à noite são sóis de diversos tamanhos, mas muito parecidos com o nosso, só que se encontram muito longe de nós. Todas estas estrelas, algumas centenas de biliões, juntamente com os seus próprios planetas, constituem a nossa galáxia, a Via Láctea e da mesma maneira que existem biliões de estrelas na Via Láctea, há também biliões de galáxias no Universo, todas de diferentes formas e tamanhos (Figura 0.1).

Nas seguintes secções que representam os quatro temas do projecto Constellation, iremos descrever sucintamente todos estes objetos celestes.

Figura 0.1

Figura 0.1:  À esquerda vemos o Campo Profundo de Hubble, uma imagem tirada pelo Telescópio Espacial Hubble. Esta fotografia é apenas uma quatrilionésima (isso é 0,000…1 com 24 zeros) parte do céu. Cada um destes pontinhos é na verdade uma galáxia, como podemos ver pela imagem do meio. Cada galáxia tem biliões de estrelas, a maior parte das quais, possuindo os seus próprios planetas. À direita temos uma recreação artística do nosso sistema solar com as linhas representando as órbitas dos planetas. Crédito: R. Williams (STScI), Hubble Deep Field Team e NASA

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O Sol e a Lua

O nosso Sol é uma estrela como os biliões de estrelas que vemos no céu à noite e que pertencem à nossa galáxia, a Via Láctea. A razão pela qual vemos o Sol muito maior que as outras estrelas deve-se ao facto deste estar muito mais próximo de nós. Ao conjunto do Sol com os outros planetas, entre eles a nossa Terra, chamamos de Sistema Solar.

Figura 1.1

Figura 1.1:  Ilustração esquemática da órbita da Terra em torno do Sol, e da órbita da Lua em torno da Terra (não se encontra à escala). A órbita da Lua encontra-se a vermelho e está ligeiramente inclinada quando comparada com a órbita da Terra em torno do Sol. Crédito: Bob King

Quando observamos o Sol ao longo do dia, parece-nos que é esta estrela que se move no céu, mas na verdade é o nosso planeta que gira em torno do seu próprio eixo dando-nos a ilusão do movimento do Sol. Mas a Terra, além de girar sobre o seu próprio eixo, também gira em torno do Sol, e leva cerca de 365 dias para que dê uma volta completa. É por causa deste movimento que existem as estações do ano.

Mas não nos encontramos sozinhos nesta grande caminhada em torno do Sol, levamos connosco a Lua, o nosso fiel satélite. A Lua além de girar em torno do Sol connosco, gira em torno da Terra e completa esta volta em cerca de 28 dias. Não emite luz própria mas reflete a luz do Sol. Como podemos ver no vídeo em baixo, dependendo da sua posição relativamente à Terra (mostrada no canto superior esquerdo do vídeo) e portanto da área de superfície iluminada pelo Sol, a Lua mostra-se com uma diferente “fase lunar”. Os eclipses solares são outro fenómeno causados pela posição relativa entre o Sol, a Terra e a Lua. Particularmente, estes ocorrem quando a Lua se encontra entre a Terra e o Sol. Se o plano de órbita Lunar estivesse perfeitamente alinhado com o plano de translação da Terra, haveria um eclipse solar toda vez que a Lua completasse uma volta ao redor da Terra, ou seja, todos os meses. Infelizmente, isto não acontece por causa da inclinação de órbita Lunar (Figura 1.1). Pensa-se que a Lua se terá formado no início do Sistema Solar a partir dos vários fragmentos deixados pela enorme colisão entre a própria Terra e um outro objecto que teria aproximadamente o tamanho de Marte!1

Crédito: NASA Goddard Space Flight Center

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Planetas

O nome dos planetas foi dado pelos antigos gregos, e deriva da palavra “Planítis” (Πλανήτης) que significa vagueante. Os antigos pensavam que os planetas eram estrelas vagueantes pois ao contrário dos outros pontos luminosos nos céus estes não se limitavam a uma única localização e mudavam de posição de noite para noite.

Hoje sabemos que de facto os planetas são completamente diferentes das outras estrelas que vemos no céu. São corpos celestes que orbitam a nossa estrela, o Sol, tal e qual o nosso planeta o faz. No entanto, as outras estrelas que vemos no céu são como o nosso Sol, só que encontram-se tão longe de nós que apesar de se moverem em torno da galáxia como a nossa estrela não conseguimos observar o seu movimento. Na verdade as estrelas também mudam a sua posição no céu, mas para o seu movimento se tornar perceptível precisamos de esperar centenas ou milhares de anos. Os planetas estão relativamente próximos de nós quando comparamos as distâncias com as de outras estrelas, por isso conseguimos aperceber-nos do seu movimento no céu.

Figura 2.1

Figura 2.1:  Representação esquemática do Sistema Solar (os tamanhos estão à escala mas as distâncias não). Crédito: “Planets2013” por WP (licenciado sob CC BY-SA 3.0)

Figura 2.2

Figura 2.2:  Comparação de escalas entre os planetas do nosso sistema solar. A Terra é a pequena bola azul esverdeada, à esquerda na segunda fila a contar da frente. Crédito: “Size planets comparison” por Lsmpascal (licenciado sob CC BY-SA 3.0)

Os planetas e a própria Lua, não emitem luz própria como as estrelas, eles refletem a luz emitida pelo Sol. Existem oito planetas no nosso sistema solar (Figura 2.1) (do mais próximo ao mais longe do Sol): Mercúrio, Vénus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Úrano e Neptuno. Todos eles têm tamanhos diferentes como podes ver pela Figura 2.2. O nosso planeta, a Terra, é relativamente pequeno quando comparado com os gigantes gasosos como Júpiter e Saturno.

Como já foi mencionado atrás, as estrelas que vemos no céu são outros sóis que habitam a nossa galáxia. Já há mais de 200 anos que sabemos que existem oito planetas no nosso sistema solar, mas nos últimos 20 anos descobriram-se mais de 1.800 planetas que orbitam outras estrelas. E estes são apenas os que pertencem às estrelas mais próximas de nós, aquelas que conseguimos estudar com os nossos telescópios de hoje em dia. Atualmente pensamos que a maior parte das estrelas terão planetas a orbita-las, tal e qual o nosso Sol.2

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Estrelas e constelações

Como foi mencionado nas secções anteriores, existem biliões de estrelas como o Sol na nossa galáxia. As estrelas nascem em enormes nuvens de hidrogénio e hélio que colapsam devido à força gravítica. Quando o gás se torna muito denso também se torna muito quente e começa a brilhar, tal e qual como um pedaço de ferro brilha quando é aquecido numa forja.

Figura 3.1

Figura 3.1:  Estrelas de tamanhos diferentes. A nossa estrela, o Sol, é o pequeno ponto na parte superior esquerda da imagem. Crédito: StargazingTonight

As estrelas têm tamanhos muito diferentes entre si, como é possível ver na Figura 3.1. O nosso Sol é na verdade uma estrela pequena quando comparado com algumas estrelas que existem na nossa galáxia. Também poderás ver um vídeo que mostra a diferença incrível de tamanho entre diferentes estrelas no nosso Universo no link em baixo:

Crédito: How the Universe Works

As estrelas nascem, vivem a sua vida e um dia deixam de ter combustível para se alimentarem e morrem. Dependendo do seu tamanho, algumas estrelas terminam a sua vida numa intensa explosão chamada de supernova, enquanto outras morrem silenciosamente, esvanecendo-se silenciosamente até que deixam de brilhar. Durante a sua vida, elas consomem o hidrogénio e o hélio nos seus núcleos produzindo elementos mais pesados. Estes elementos serão libertados na galáxia aquando as estrelas explodem, na fase de supernova. Estes elementos pesados são então misturados com o restante gás existente nas nuvens gigantes que posteriormente dão origem às estrelas e seus planetas. Este material em “segunda mão” foi o que na verdade produziu o nosso sistema solar, o Sol, a Terra e até nós! Tudo o que somos esteve na verdade no núcleo de uma estrela supermassiva, por isso é natural dizer-se que somos todos feitos de poeiras de estrelas.

Constelações

Desde o início da história humana, os povos fizeram registos das formas que as estrelas fazem no céu. Estas formas são chamadas de constelações. Cada civilização identificou no céu as suas próprias constelações sendo que os registos mais antigos remontam a 17.300 anos atrás3, nas grutas subterrâneas do sul de França.

As estrelas que formam uma constelação não têm de estar todas próximas umas das outras, na verdade elas apenas aparentam estar próximas devido a uma questão de perspectiva, isto é, da projeção bidimensional dos objectos que na verdade estão posicionados num espaço a três dimensões (ver exemplo na Figura 3.2).

Atualmente existem 88 constelações reconhecidas pela União Astronómica Internacional. A maior parte delas foi nomeada pelos antigos gregos, as restantes foram adicionadas por astrónomos europeus que “descobriram” estas constelações nas suas viagens pelo hemisfério sul.3

Figura 3.2

Figura 3.2:  Fila superior à esquerda: A constelação de Orionte no céu (linhas desenhadas) e à direita uma interpretação artística de Orionte. Fila inferior: A constelação é constituída por estrelas que não estão necessariamente próximas umas das outras, apenas aparentam estar devido a uma projecção bidimensional. Créditos: Esquerda em cima: “OrionCC” por Till Credner (licenciado sob CC BY-SA 3.0). Direita em cima: Sidney Hall. Em baixo: Don Dixon.

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Galáxias e o Universo

Figura 4.1

Figura 4.1:  À esquerda vemos uma típica galáxia espiral e à direita uma típica galáxia elíptica. Nestas imagens também podemos observar outras galáxias mais distantes. Créditos: Esquerda: European Space Agency e NASA. Direita: NASA, ESA, e Hubble Heritage Team (STScI/AURA).

Da mesma maneira de que há biliões de estrelas na nossa galáxia também há biliões de galáxias no nosso Universo. As galáxias são constituídas por estrelas, gás, poeiras e pela muito pouca compreendida matéria escura, um tipo de matéria que não interage com a radiação electromagnética (ou seja, com a luz—daí a designação de matéria “escura”). À esquerda na Figura 0.1 encontra-se uma fotografia obtida pelo Telescópio Espacial Hubble em que vemos apenas uma pequeníssima porção do céu, apenas um milionésimo da esfera celeste, na qual estão contidas alguns milhares de galáxias de diferentes tamanhos e feitios. Imagina então quantas galáxias é que existem no nosso Universo!

Existem duas grandes famílias de galáxias: as espirais em forma de disco e as elípticas, à esquerda e à direita na Figura 4.1 respetivamente. Têm formas e tamanhos diferentes porque além de terem sido formadas de diferentes maneiras, muitos outros acontecimentos tiveram lugar ao longo dos anos que foram desenhando o aspeto com que as observamos nos dias de hoje. Na verdade as galáxias interagem imenso entre si, e são estas interações que moldam o aspeto com que são observadas actualmente (Figura 4.2).

Figura 4.2

Figura 4.2:  Galáxias a interagir: À esquerda vemos duas galáxias espirais de disco a fundirem-se e à direita vemos uma espiral gigante a engolir uma galáxia mais pequena. Crédito: NASA, ESA, e Hubble Heritage Team (STScI/AURA)

A Via Láctea, a nossa galáxia, pertence à família das galáxias espirais, com a forma de um fino disco (à direita na Figura 4.3). Quando observamos o céu à noite e vemos a Via Láctea estendendo-se ao longo do céu o que estamos na verdade a ver é a nossa própria galáxia vista por dentro (à esquerda na Figura 4.3).

No hemisfério sul, o céu é um pouco mais interessante, pois podemos ver o centro da nossa galáxia (a zona mais brilhante da Via Láctea como é possível ver à esquerda na Figura 4.3).

Figura 4.3

Figura 4.3:  Esquerda: A Via Láctea vista da Terra. Podemos observar o disco poeirento e brilhante estendendo-se no céu. Direita: Concepção artística da Via Láctea com a posição do Sol marcada. Créditos: Esquerda: Justin Ng, Your Shot. Direita: NASA/JPL-Caltech/R. Hurt.

Mas de onde veio tudo isto?

Pensa-se que o Universo terá começado há 13,8 biliões de anos atrás, naquilo que é conhecido como o Big Bang. Muito pouco tempo após o Big Bang o Universo era muito quente e muito denso, havendo apenas pequenas ondulações na densidade existente (pensa numa superfície de água muito calma apenas com umas pequenas ondulações na sua superfície). Estas imperfeições fizeram com que se acumulasse uma quantidade maior de matéria em algumas zonas e a partir daí a gravidade tomou conta do resto. Onde quer que a densidade fosse maior a força gravítica conseguia acumular mais matéria, ora este processo cresceu exponencialmente originando blocos de maior densidade que posteriormente deram origem a estrelas e agiram como “sementes” daquilo que hoje em dia reconhecemos como galáxias. As galáxias também se agrupam por acção da força gravítica, naquilo que chamamos de grupos e enxames de galáxias. A nossa Via Láctea encontra-se naquilo que é denominado por “Grupo Local” que contem mais de 50 galáxias, e o Grupo Local está no Superenxame da Virgem. Estas são apenas algumas linhas que podes adicionar ao teu endereço da próxima vez que escreveres a tua morada: Terra, Sistema Solar, Via Láctea, Grupo Local, Superenxame da Virgem, Universo.

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Referências

1 Angier, N. (2014, setembro 07). The Moon Comes Around Again. The New York Times.
2 The Extrasolar Planets Encyclopaedia.
3 The Constellations. International Astronomical Union.

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