Combatendo notícias falsas. I. Por que não existem fotos da Via Láctea vista de fora?, por Felipe Costa

Combatendo notícias falsas. I. Por que não existem fotos da Via Láctea vista de fora?

Por Felipe A. P. L. Costa [*].

RESUMO. – Não existem fotografias da Via Láctea vista de fora. As imagens que nós conhecemos (ver a imagem que acompanha este artigo) são (1) composições fotográficas de outras galáxias (e.g., Andrômeda), ou (2) composições meramente artísticas (i.e., composições fictícias, ainda que alimentadas por informações de origem científica). Estas últimas podem ser enganosas, como ocorre com frequência com as composições artísticas que são usadas para ilustrar o Sistema Solar. Este artigo tem dois propósitos. Primeiro. Mapear a nossa vizinhança imediata, seja descrevendo alguns elementos presentes em nosso bairro (leia-se: o Sistema Solar), seja situando o nosso bairro em relação aos bairros mais próximos. Segundo. Justificar o fato de que nós não temos (e dificilmente teremos) qualquer fotografia da Via Láctea vista de fora.

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1. A ORIGEM DO SISTEMA SOLAR.

Nosso sistema planetário surgiu e se desenvolveu a partir de uma nuvem de gás e poeira, a chamada nebulosa solar. Nas palavras de Cordani (2000, p. 9; grifo meu) [1]:

“A nebulosa solar resultou possivelmente da explosão de uma supernova, cuja massa estimada teria sido de aproximadamente 8 massas solares, e que em sua fase final teria sintetizado os elementos pesados que hoje constituem o Sol e seus planetas.”

O que era de início uma nuvem fria e dispersa deu origem a um imenso disco giratório. À medida que as partículas caíam em direção ao centro de massa do disco, a densidade, a pressão e a temperatura interna aumentavam. O adensamento resultou assim em um corpo central massivo e muito quente, o chamado protossol. Este continuou a atrair partículas, a crescer e a esquentar, dando enfim origem à nossa estrela, o Sol [2].

2. A VIZINHANÇA MAIS PRÓXIMA.

O conjunto de objetos que estão a gravitar em torno do Sol, incluindo, claro, a Terra, constitui aquilo que nós conhecemos como Sistema Solar. Estudiosos já identificaram a presença de sistemas planetários em torno de outras estrelas, de sorte que o fenômeno não está restrito à nossa vizinhança ou sequer à nossa galáxia. Conforme anotaram Comins & Kaufmann (2010):

“Dado o crescente número de planetas extrassolares que estão sendo descobertos em órbita de uma grande variedade de estrelas, os astrônomos estão começando a fazer estimativas para o número de planetas semelhantes a Júpiter orbitando estrelas do tipo do Sol em nossa Galáxia. Este número varia entre 1 bilhão e 30 bilhões de planetas. Acredita-se que 2 bilhões de planetas estão em órbita em torno de estrelas como o Sol. Esses números serão refinados quando melhores estimativas para a porcentagem de sistemas estelares com planetas forem determinadas.”

2.1. A nossa estrela.

Com um diâmetro estimado em 1,39 × 10⁶ km, o Sol concentra quase 99,9% da massa de todo o Sistema Solar [3]. A fração restante está distribuída em um rol de corpos variados (e.g., planetas e satélites), além de gás, poeira e detritos.

O processo de formação do Sol, iniciado há cerca de 4,5 bilhões de anos, demorou tão somente 1 milhão de anos. A formação do Sistema Solar como um todo, no entanto, teria se prologado por cerca de 100 milhões de anos.

2.2. Os planetas e seus satélites.

Os planetas do Sistema Solar estão arranjados em dois grupos de quatro [4].

Os quatro mais internos (pela ordem: Mercúrio, Vênus, Terra e Marte), referidos como planetas rochosos ou telúricos, possuem atmosferas estreitas e rarefeitas. (Mercúrio, a rigor, é desprovido de atmosfera.) São relativamente pequenos e em torno deles orbitam um ou dois satélites, ou luas (leia-se: corpos que orbitam em torno de um planeta, e não diretamente em torno de uma estrela). (Mercúrio e Vênus são desprovidos de luas.)

Os quatro mais externos (Júpiter, Saturno, Urano e Netuno), chamados de gigantes gasosos ou g. gelados, têm um núcleo rochoso relativamente pequeno, circundado por densas e espessas camadas de líquidos e gases. São bem maiores e em torno deles orbitam inúmeros satélites [5].

2.3. Nuvens de detritos.

Nuvens de detritos (e.g., rochas na forma de asteroides e rochas e pedras de gelo na forma de núcleos cometários) estão a vagar pelo espaço interplanetário, ainda dentro dos limites do Sistema Solar. Nas palavras de Sagan (1996, p. 180):

“Outrora havia um número muito maior de mundos pequenos na parte planetária do Sistema Solar. A maioria já desapareceu – expelidos para o espaço interestelar, tragados pelo Sol ou sacrificados na grande empresa de formar luas e planetas. Muito além de Netuno e Plutão, no entanto, os descartes, as sobras jamais agregadas para formar mundos, podem estar à nossa espera – alguns na faixa dos cem quilômetros e um número espantoso de corpos de um quilômetro ou menores salpicando toda a orla externa do Sistema Solar até a Nuvem de Oort.”

Oriundos de colisões ou da reunião de fragmentos que nunca integraram objetos maiores, os detritos estão reunidos em três regiões principais: o Cinturão de Asteroides, o Cinturão de Kuiper e a Nuvem de Oort [6].

(i) Cinturão de Asteroides – É a região mais próxima de nós. Abriga milhões de objetos rochosos, a maioria com menos de 1 km de extensão. Sua orbita esta situada entre Marte e Júpiter. (ii) Cinturão de Kuiper – Situado para além da órbita de Netuno, reúne bilhões de gigantescos fragmentos de rocha e gelo. Plutão e Sedna são exemplos de corpos que transitam nessa região. (iii) Nuvem de Oort – Trata-se de uma região (presumivelmente esférica) situada bem além da região anterior, já nas bordas do Sistema Solar. Reúne um sem número de núcleos cometários de dimensões variáveis.

Sobre o Cinturão de Kuiper, especificamente, eis o comentário de Sobel (2009, p. 186-7; grifo meu):

“A demografia do Cinturão de Kuiper já lança indícios das grandes ondas migratórias que caracterizaram a história primitiva do Sistema Solar. Ao que parece, na época em que os planetas gigantes estavam finalizando seus processos de acreção [7], todos os objetos do Cinturão de Kuiper foram exilados de posições mais próximas do Sol para o local onde se encontram hoje.”

Em resumo, o Sistema Solar é constituído de uma estrela, oito planetas, mais de 200 luas, alguns planetas-anões (e.g., Plutão, Ceres e Éris), milhões de asteroides e corpos cometários e um sem número de objetos menores (meteoroides). Lembrando que (quase) tudo isso surgiu de uma mesma e única nebulosa primordial [8].

3. O TAMANHO DO NOSSO BAIRRO.

Nosso conhecimento a respeito do Sistema Solar mudou muito nos últimos anos. Basta dizer que os próprios limites do nosso bairro estão a ser redefinidos.

Em 2003, por exemplo, os estudiosos descobriram um novo candidato (batizado de Sedna) ao título de objeto mais distante do Sistema Solar. Conforme anotou Sobel (2006, p. 187):

“Atualmente, pequenos mundos cada vez mais distantes estão sendo avistados além do Cinturão de Kuiper. O planetoide Sedna, descoberto em 2003 e batizado com o nome da deusa dos mares gelados entre os inuítes, um povo esquimó, tornou-se a entidade conhecida mais gelada e mais distante do Sistema Solar. Com cerca de metade do tamanho da Lua terrestre, Sedna parece ocupar uma órbita novecentas vezes maior que a distância da Terra ao Sol, a qual demora 10 mil anos para completar.”

Mais recentemente, porém, uma equipe de três astrônomos [9] fotografou dois objetos situados bem além do Cinturão de Kuiper. Em 2018, eles mostraram que um dos objetos, Farout (2018 VG 18), estava a 120 ua de distância. Em 2021, eles divulgaram que o segundo objeto, Farfarout (2018 AG 37), estava ainda mais distante: 132,2 au [10].

Todas essas distâncias, a princípio, podem soar inatingíveis. Todavia, ao adotarmos uma perspectiva mais ampla, logo nos damos conta de que as dimensões do nosso bairro são verdadeiramente irrisórias. Em termos relativos, o fato é que o nosso sistema planetário não ocupa mais do uma diminuta fração da Via Láctea.

4. OS BAIRROS VIZINHOS.

Ao menos outras 53 estrelas ocorrem nas proximidades do Sistema Solar (leia-se: a menos de 5 parsec, ou 16,3 anos-luz, de distância). A mais próxima delas é Proxima Centauri, uma estrela situada a 1,3 parsec (= 4,24 anos-luz) do Sol.

Para termos uma ideia mais palpável do significado dessas distâncias, vamos tentar responder à seguinte questão: Quanto tempo uma nave espacial levaria para chegar a Proxima Centauri? Vejamos.

4.1. As sondas Voyager 1 e 2.

Considere o caso das sondas Voyager 1 e 2, ambas ainda hoje ativas. Pois elas foram os primeiros artefatos humanos a alcançar as bordas do Sistema Solar. Anos atrás, mais especificamente, as duas chegaram à heliopausa, a fronteira que separa a heliosfera do meio interestelar [11].

Lançada em 5/9/1977, a Voyager 1 já saiu da heliosfera, escapando assim da influência do vento solar, mas ainda não tendo escapado da ação gravitacional do Sol. Viajando a uma velocidade média de 3,5 ua/ano, de acordo com a Nasa [12], a sonda estaria hoje (10/11/2022) – 45 anos, 2 meses e 5 dias após o lançamento – a 152,82 ua de distância da Terra.

4.2. Fazendo as contas.

Ora, se foram necessários 45 anos (1977-2022) para a Voyager 1 sair donosso bairro (ou quase isso), quanto tempo a mesma sonda levaria para chegar a Proxima Centauri? Salvo melhor juízo, os cálculos indicam que, mantida a velocidade atual, seriam necessários 75,6 mil anos [13]. É um bocado de tempo, sem dúvida. Mas não custa lembrar: Proxima Centauri seria tão somente o bairro ao lado.

Pois tente agora responder a uma segunda pergunta: Quanto tempo a Voyager 1 levaria para sair da nossa galáxia, a Via Láctea? Seria uma jornada muito mais épica, pois seria, sobretudo, uma jornada muito mais demorada, a saber: algo da ordem de 15 milhões de anos [14].

5. CODA.

Respondendo então à pergunta do título, eis enfim aí a razão para o fato de que não existem fotos da nossa galáxia vista de fora: Seriam necessários ao menos 15 milhões de anos para algum artefato humano sair da Via Láctea. Só então, transcorrido todo este tempo, o artefato poderia se virar e aí, quem sabe, talvez ainda pudesse tirar uma fotografia. Neste caso, portanto, daqui a 15 milhões de anos, nós teríamos a primeira imagem da Via Láctea vista de fora.

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NOTAS.

[*] O presente artigo foi extraído e adaptado do livro A força do conhecimento & outros ensaios: Um convite à ciência (em processo de finalização). Outras amostras do livro já foram anteriormente publicadas neste GGN – ver os artigos Livros, lentes & afins; Por que a Terra é esférica?; Revolução Agrícola, a mãe de todas as revoluções; O que é cultural, afinal?; Subindo uma rampa em espiral; Quem quer ser um cientista?; Finda a lenha, eis o carvão: Como foi mesmo que entramos nessa enrascada?; Do que é feito o Universo?; A terceira via: Algumas notas sobre o método científico; As origens da política; e Um mapa do Brasil. I. Roraima a inchar, Piauí a murchar?

[1] Segundo Comins & Kaufmann (2010): (1) Supernova é uma explosão estelar durante a qual uma estrela subitamente aumenta seu brilho cerca de um milhão de vezes; e (2) A massa da nebulosa solar corresponderia a 2-3 vezes a massa do Sol.

[2] Para detalhes técnicos, ver Montmerle et al. (2006); em port., Teixeira et al. (2000) e Comins & Kaufmann (2010).

[3] O diâmetro do Sol foi recentemente estimado em 1.392.684 km (Emilio et al. 2012); em port., ver Comins & Kaufmann (2010) e Sobel (2006). Três outras unidades de distância são citadas neste livro: unidade astronômica (ua), ano-luz (al) e parsec (pc). (i) ua – Fixada em 149,6 bilhões de metros (1,495978707 × 10¹¹ m), equivaleria à distância Terra-Sol (Luzum et al. 2011). (ii) al – Distância que a luz percorre (viajando a 2,99792458 × 10⁸ m/s) ao final de um ano (365,25 dias): 9,46073 × 10¹⁵ m (1 al = 6,3241 × 10⁴ ua). (iii) pc – O termo parsec vem da expressão em inglês parallax of one arcsecond (= paralaxe de um segundo de arco). É a unidade mais comumente utilizada em astronomia. Em termos formais, 1 pc é definido como o comprimento do lado adjacente de um triângulo reto cujas duas outras dimensões conhecidas são um ângulo de 1’’ (lê-se: um segundo de grau) e o seu lado oposto (medindo 1 ua). 1 pc = 3,0857 × 10¹⁶ m (= 3,2616 al). Para detalhes e comentários a respeito da estrutura da Via Láctea, ver Binney & Tremaine (2008); em port., Comins & Kaufmann (2010).

[4] Embora a criação por acreção seja regra, a formação dos planetas internos e externos envolveu processos distintos – para detalhes, ver Comins & Kaufmann (2010).

[5] A Terra, por exemplo, tem um único satélite natural (falaremos sobre isso mais adiante, ainda neste capítulo). Ao menos 202 luas estão a orbitar os quatro planetas externos, Júpiter (79), Saturno (82), Urano (27) e Netuno (14); outras 24 estão a orbitar planetas anões e asteroides. Para detalhes, ver Go Astronomy; em port., Comins & Kaufmann (2010) e Sagan (1996).

[6] Os nomes fazem alusão a dois astrônomos neerlandeses, Gerrit Pieter Kuiper (1905-1973) e Jan Hendrik Oort (1900-1992).

[7] Diz-se que um corpo cresce por acreção quando as partículas constituintes vão se agregando ou se acumulando de fora para dentro – para detalhes, ver Teixeira et al. (2000) ou Comins & Kaufmann (2010).

[8] Namouni & Morais (2018) anunciaram a descoberta do primeiro asteroide migrante do Sistema Solar. Situado na região orbital de Júpiter, o (514107) 2015 BZ509 exibe um movimento retrógado em torno do Sol (leia-se em sentido contrário ao dos planetas). O asteroide estaria nessa órbita desde que foi capturado por Júpiter, há uns 4,5 Ga.

[9] A equipe era integrada por três astrônomos estadunidenses: Scott [Sander] Sheppard (nascido em 1977), David [James] Tholen (n. em 1955) e Chadwick A. Trujillo (n. em 1973).

[10] Ver matéria ‘Meet Farfarout, the most distant object in the solar system’, de Alex Fox, publicada no Smithsonian Magazine, em 17/2/2021. 132,2 ua seria então a melhor estimativa para o tamanho (mínimo) do Sistema Solar. Levando em conta o diâmetro dos dois objetos (500 e 400 km), Farout e Farfarout talvez venham a ser classificados como planetas-anões. Medições feitas pelas sondas Voyager 1 e 2 indicam que a heliopausa (leia-se: região onde a influência do vento solar é sobrepujada pela influência do vento interestelar) teria início a ~121 ua de distância do Sol. Para um mapa ilustrado do Sistema Solar, ver Sagan (1996).

[11] A heliosfera pode ser entendida como a bolha no espaço que se forma por influência do vento solar. A Voyager 1 saiu da heliosfera (hemisfério norte) em 25/8/2012, a uma distância de 121,6 ua; a Voyager 2 (h. sul), em 5/11/2018, a uma distância de 119 ua – para detalhes, ver Burlaga et al. (2019). As duas seguem a vagar no espaço interestelar. Para fins de comparação: Netuno, o mais distante dos planetas, está a 30,1 ua do Sol. As duas sondas estariam a atravessar a heliopausa, alcançando em seguida o espaço interestelar.

[12] A Voyager 2 foi lançada em 20/8/1977. Para informações em tempo real sobre as duas sondas, ver aqui.

[13] Fixando a distância até Proxima Centauri em 4,2 al e a velocidade da sonda em 3,5 ua/ano, a resposta à pergunta é o resultado da operação 4,2 al / 3,5 ua ano^–1. Para efetuar a divisão, porém, é necessário normalizar as unidades. Sabendo que 1 al = 6,3241 × 10⁴ ua, calculamos (4,2 × 6,3241 × 10⁴ ua) / 3,5 ua ano^–1, obtendo então 7,5889 × 10⁴ anos (ou 75,889 mil anos)

[14] Por simplificação, vamos admitir que o nosso sistema planetário esteja a 0,25 kpc da borda mais próxima do disco. (Lembrando que a espessura do disco é de 0,5 kpc e que o Sistema Solar está situado mais ou menos no meio dessa distância.) Para achar a resposta, basta então dividir a distância pela velocidade da sonda, o que equivale a 0,25 kpc / 3,5 ua ano^–1. Sabendo que 1 kpc = 2,0627 × 10⁸ ua, calculamos (0,25 × 2,0627 × 10⁸ ua) / 3,5 ua ano^–1, obtendo ao final 1,4733 × 10⁷ anos (ou 14,733 milhões anos).

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REFERÊNCIAS CITADAS.

++ Binney, J & Tremaine, S. 2008. Galactic dynamics, 2^nd ed. PUP, Princeton.

++ Burlaga, LF & mais 7. 2019. Magnetic field and particle measurements made by Voyager 2 at and near the heliopause. Nature Astronomy 3: 1007-12.

++ Comins, NF & Kaufmann, WJ, III. 2010 [2008]. Descobrindo o Universo, 8.ed. P Alegre, Bookman.

++ Cordani, UG. 2000. O planeta Terra e suas origens. In: Teixeira et al. (2000).

++ Emilio, M & mais 3. 2012. Measuring the solar radius from space during the 2003 and 2006 Mercury transits. Astrophysical Journal 750: 135.

++ Luzum, B & mais 11. 2011. The IAU 2009 system of astronomical constants: the report of the IAU working group on numerical standards for Fundamental Astronomy. Celestial Mechanics and Dynamical Astronomy 100: 293-304.

++ Montmerle, T & mais 5. 2006. Solar System formation and early evolution: the first 100 million years. Earth, Moon, and Planets 98: 39-95.

++ Namouni, F & Morais, MHM. 2018. An interstellar origin for Jupiter’s retrograde co-orbital asteroid. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 477: L117-21.

++ Sagan, C. 1996 [1994]. Pálido ponto azul. SP, Companhia das Letras.

++ Sobel, D. 2006 [2005]. Os planetas. SP, Companhia das Letras.

++ Teixeira, W & mais 3, orgs. 2000. Decifrando a Terra. SP, Oficina de Textos.

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