Dia da Astronomia: conheça 10 das descobertas astronômicas mais importantes

Dia da Astronomia: conheça 10 das descobertas astronômicas mais importantes

Por Daniele Cavalcante | Editado por Patrícia Gnipper | 08 de Abril de 2022 às 10h40
Greg Rakozy/Unsplash

No dia 8 de abril, o Brasil celebra o Dia Mundial da Astronomia, e aproveitamos a ocasião para relembrar grandes descobertas sobre o universo e destacar a importância dessa ciência para o desenvolvimento da própria civilização humana. Sem a astronomia, não conheceríamos o céu e, consequentemente, a nós mesmos. Afinal, como já disse Carl Sagan, "o cosmos é tudo o que existiu, existe ou existirá".

Desde a pré-história, a astronomia influencia o modo como a humanidade se relaciona com o mundo. Há 50 mil anos, nossos antepassados gravavam em pedras desenhos que representam agrupamentos estelares como as Plêiades. Mais tarde, o universo forneceria informações valiosas para a compreensão de coisas como a passagem dos dias, as estações do ano, e muito mais.

(Imagem: Reprodução/claudioventrella/Envato)

Sem a astronomia, não teríamos conhecimento algum sobre as estações do ano, não saberíamos prever o clima, não teríamos dominado a agricultura. Nossos antepassados não teriam aprendido a se localizar na selva e, portanto, provavelmente não iriam muito longe de suas moradas. Não teríamos dominado a navegação, também. Seria um mundo bastante selvagem, no sentido de que a natureza continuaria a impor limitações severas à nossa espécie.

Hoje, a astronomia nos mostrou como enviar satélites ao espaço e até mesmo possibilitou máquinas em outros planetas capazes de nos enviar fotos da paisagem alienígena. Já sabemos muito sobre nosso Sistema Solar, nossa galáxia, e além — sabemos um pouco sobre o início do universo e talvez um dia possamos dizer como ele terminará. Por isso, é difícil escolher as descobertas mais importantes da astronomia, mas tentaremos!

A maioria das descobertas astronômicas se deram ao longo de um processo contínuo de observação e contribuição de vários astrônomos e cientistas, por isso não devem ser tratadas como um evento único e isolado. Além disso, muitas são “apenas” a confirmação de teorias, como é o caso dos buracos negros — Albert Einstein já havia previsto a existência deles na Teoria da Relatividade Geral, mas a comprovação só veio anos depois.

Dito isso, vamos às 10 descobertas mais impostantes da astronomia, que de algum modo revolucionaram a ciência e (por que não?) a própria humanidade.

1. A Via Láctea é uma galáxia

A natureza da Via Láctea foi descoberta apenas após o telescópio de Galileu Galilei (Imagem: Reprodução/den-belitsky/Envato)

Embora parte da Via Láctea apareça no céu noturno a olho nu (quando há boa visibilidade, claro), pouco se sabia sobre ela quando ganhou este nome. Foi só em 1608 que a invenção de um certo Hans Lippershey veio a público: a luneta, um pequeno telescópio refrator. Galileu Galileu tomou conhecimento da invenção no ano seguinte e, então, construiu o seu próprio instrumento.

O que veio depois desse momento foram algumas das descobertas mais fantásticas para a época. Pela primeira vez, a humanidade podia olhar os misteriosos objetos celestes “de pertinho”, e muita coisa se revelou. A luneta astronômica de Galileu Galilei ficou famosa por coisas como a descoberta das principais luas de Júpiter (apelidadas de luas galileanas), mas ele também viu algo maravilhoso ao olhar para a Via Láctea.

Até aquela época, cogitava-se que a Via Láctea, ou melhor, a faixa que os gregos chamavam de “caminho leitoso” (daí o nome que conhecemos hoje) poderia ser composta por grandes nuvens. Mas Galileu Galilei apontou sua luneta para a “faixa” e verificou que ela não era tão leitosa assim, mas era constituída de milhares e milhares de estrelas!

2. Luas galileanas

(Imagem: Reprodução/JPL-CALTECH/NASA/DLR)

Olhando através de seu telescópio caseiro para o planeta Júpiter, em 7 de janeiro de 1610, Galileu notou três pontos de luz ali por perto, e pensou que se tratassem de estrelas distantes. Contudo, observando-as nas noites seguintes, notou que se moviam na direção errada em relação às estrelas ao fundo e permaneciam sempre perto de Júpiter, embora mudassem de posição umas em relação às outras. Em seguida, observou que havia uma quarta "estrela" com o mesmo comportamento.

Em 15 de janeiro, Galileu concluiu que não eram estrelas, mas sim luas orbitando ao redor de Júpiter — as famosas Io, Europa, Ganimedes e Calisto. Elas forneceram fortes evidências para a teoria copernicana de que a maioria dos objetos celestes não giram em torno da Terra. Ele relatou o sistema de satélites como se fosse um mini Sistema Solar, levantando a hipótese de que isso poderia ser comum em outros astros.

Esse episódio é tão importante que o ano de 2009 ficou estabelecido como o Ano Internacional da Astronomia, pois foi quando celebramos os 400 anos das descobertas revolucionárias de Galilei (incluindo a descoberta da Via Láctea como galáxia, as fases de Vénus, as manchas solares e os anéis de Saturno).

3. Galáxias, galáxias e mais galáxias

A galáxia M31, mais conhecida como Andrômeda (Imagem: Reprodução/rwittich/Envato)

Depois da luneta, cada vez mais os astrônomos conquistaram o poder de observar objetos mais distantes e a elaborar algumas hipóteses. O astrônomo inglês Thomas Wright (1711-1786), por exemplo, sugeriu que certas "manchas" luminosas encontradas no céu entre as estrelas da Via Láctea poderiam ser sistemas semelhantes ao sistema da nossa galáxia. Até então, elas eram chamadas de nebulosas, mas só pareciam nuvens porque estavam muitíssimo distantes de nós, pensava Wright.

A ideia se propagou mesmo antes de qualquer comprovação, principalmente depois que o filósofo alemão Immanuel Kant (1724-1804) a divulgou nos meios eruditos. Essa proposta de que havia outros sistemas como a Via Láctea, até então considerada uma única “bolha”, ficou conhecida como a "hipótese dos universos-ilha". Mas mesmo naqueles tempos sabia-se que, para comprovar uma hipótese, era necessário observação com métodos rigorosos. Este foi o papel que Edwin Hubble desempenhou.

Em 1923, com um telescópio de 2,5 metros, Hubble identificou estrelas individuais numa das “nebulosas”, mais precisamente em uma das maiores, a até então conhecida como "Grande Nebulosa de Andrômeda". Através de um estudo sobre as propriedades luminosas destas estrelas, ele conseguiu medir a distância até elas e, deste modo, calculou a distância até a nebulosa.

O resultado foi algo magnífico: a distância até a nebulosa era muito maior que o tamanho da Via Láctea! Assim, a conclusão foi que havia outros sistemas como a Via Láctea — as galáxias. A Grande Nebulosa de Andrômeda ficou então conhecida como Galáxia de Andrômeda.

4. Expansão do universo

Gráfico sobre a constante de Hubble, que ajuda a calcular o aumento da velocidade da expansão do universo (Imagem: Reprodução/NASA/Goddard Space Flight Center)

Hubble provavelmente gostava de medir distâncias entre os objetos do espaço, pois ele fez um bocado disso, o que o levou a uma nova descoberta impressionante: as coisas pareciam se afastar umas das outras. Ou melhor, as galáxias pareciam ficar mais distantes. Não só isso, as galáxias mais distantes estavam se distanciando da Terra mais rápido do que galáxias mais próximas, mesmo que elas não estivessem em movimento. Na verdade, era como se cada vez mais espaço estava sendo criado entre as galáxias.

Em outras palavras, o universo está se expandindo, e esse fato é determinado pela Lei de Hubble. O astrônomo criou uma unidade que descreve a rapidez com que o universo está se expandindo — como as velocidades das galáxias são medidas em km/s e as distâncias em parsecs e megaparsec (pc e Mpc), a unidade da constante de Hubble é (km/s)/Mpc. Na época, Hubble mediu o valor em 501 km/s por megaparsec (um megaparsec é igual a 3,26 milhões de anos-luz).

Hubble construiu um gráfico com seus resultados incluindo 46 galáxias, mostrando uma relação entre distância e desvio para o vermelho, que é o fenômeno em comprimentos de onda que denunciam o afastamento dos objetos cósmicos. No entanto, as incertezas eram muito grandes, por isso os resultados não foram considerados conclusivos logo de imediato. Hoje, com os instrumentos modernos, os astrônomos refinaram a taxa de expansão do universo, mas o valor exato ainda é tema de debate.

5. Big Bang

Conceito artístico do evento conhecido como Big Bang (Imagem: Reprodução/ESO/M. Kornmesser)

Até os tempos de Hubble, o modelo cosmológico era estacionário, ou seja, considerava-se que o universo era estático — algo que até Albert Einstein defendia na época. Quando a expansão do universo foi descoberta, estudos levaram os astrônomos à irremediável conclusão de que o cosmos um dia foi mais compacto que nos tempos atuais.

Hubble não foi o único astrônomo de sua época a descobrir que o universo se expandia. Alguns outros em trabalhos independentes chegaram às mesmas conclusões. Entre, estava Georges Lemaître, um padre e físico — ele sugeriu que se a expansão do universo pudesse ser projetada de volta no tempo, ele ficaria menor. Quanto mais tempo no passado, menor o universo, até que em algum momento toda a massa do universo estava concentrada em um único ponto, um "átomo primitivo".

A ideia não foi aceita de imediato. Na verdade, demorou um pouco até que os astrônomos aceitassem a sugestão de que o universo teria um início, já que o consenso era o de que a matéria é eterna. O fato de Lemaître ser um padre não ajudou, pois os cientistas achavam que um “início de tudo” remetia à ideia religiosa de criação do universo. Lemaître defendeu sua hipótese enquanto outros criavam modelos cosmológicos diferentes.

Em meados do Século XX, Fred Hoyle, que defendia outra hipótese, usou a expressão "essa ideia de big bang" para se referir à teoria dos “rivais” durante uma transmissão de rádio da BBC. Assim, inadvertidamente, Hoyle cunhou o termo Big Bang usado até hoje. A ideia foi convencendo a comunidade científica em um processo muito lento, mas só veio a ser confirmada por causa de uma outra descoberta: a radiação cósmica de fundo em micro-ondas.

6. Radiação cósmica de fundo

Um dos mapeamentos da radiação cósmica de fundo (Imagem: Reprodução/NASA/WMAP Science Team)

A radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB, da sigla em inglês) é uma radiação eletromagnética prevista pelo trio George Gamow, Ralph Alpher e Robert Herman. Mas ela só foi detectada em observações reais em 1965, por Arno Penzias e Robert Woodrow Wilson. Trata-se de um “fóssil” da luz, resultante de uma época em que o universo era quente e denso, 380 mil anos após o Big Bang.

Após o Big Bang, iniciou-se a evolução do universo até que os fótons pudessem começar a viajar livremente pelo espaço. Por isso os astrônomos esperavam que fosse possível detectar os resquícios desses fótons — é como se a radiação do espaço que se mede hoje fosse oriunda de uma superfície esférica, uma marca de quando os fótons começaram a viajar livremente. Esses fótons chegam agora na Terra, mas trazem informações relativamente próximas do Big Bang.

Além de ser uma evidência do Big Bang, a radiação cósmica de fundo também ajuda os cientistas a saber mais sobre o cosmos sem depender mais de tanta especulação e hipóteses sobre o início do universo difíceis de se comprovar: se uma nova proposta contrariar as observações da CMB, dificilmente será levada adiante. 

7. O primeiro exoplaneta

Ilustração de um planeta na órbita de uma estrela que não é o Sol (Imagem: Reprodução/ESO)

Em uma noite de inverno, a observação do estudante de astronomia Didier Queloz no observatório de Haute-Provence, na França, foi atrapalhada pela chuva. Ele decidiu então ir à biblioteca para desenvolver um programa capaz de analisar os dados que ele já havia coletado. Era janeiro de 1995 e outros grupos de astrônomos também procuravam o mesmo que ele — um planeta na órbita ao redor de uma estrela que não o Sol, ou seja, um exoplaneta.

Seus dados sugeriam que uma estrela brilhante chamada 51 Pegasi tremia ligeiramente, o que era justamente o indício que Queloz estava procurando. Esse movimento estelar poderia indicar a presença de um exoplaneta, a apenas 47,9 anos-luz da de distância da Terra. A estrela é uma anã amarela com 7,5 bilhões de anos, um pouco mais velha que o Sol, e também ligeiramente mais massiva. Em 6 de outubro de 1995, Michael Mayor e Didier Queloz publicaram na revista Nature a descoberta do exoplaneta 51 Pegasi B.

É difícil dizer quem descobriu de fato o primeiro exoplaneta, porque na época alguns conceitos ainda não haviam sido muito bem definidos. Além disso, o primeiro candidato a exoplaneta, encontrado por Gordon Walker no finalzinho de 1979, só veio a ser comprovado 2003. Naquela época e nos anos 1980, a comunidade científica via com “maus olhos” qualquer um que se aventurasse a procurar planetas ao redor de estrelas. Por isso, o Prêmio Nobel da Física pela descoberta do primeiro planeta ao redor de uma estrela do tipo solar foi para Queloz e Mayor.

8. O ciclo estelar

Diagrama do ciclo de fusão nuclear em uma estrela massiva (Imagem: Reprodução/R. J. Hall)

No início do século 20, Arthur Eddington descreveu como deveria ser o processo de produção de energia do Sol, baseado no conhecimento recente sobre a estrutura do átomo e em ideias sobre matéria e energia de Einstein. Ao estudar as estrelas, ele calculou a temperatura delas baseando-se na energia necessária para manter a pressão exercida pelas camadas próximas da superfície. Com isso, ele descobriu a relação massa-luminosidade das estrelas, além de calcular a abundância do hidrogênio nelas.

Quase 20 anos depois, em 1939, o físico nuclear Hans Bethe usou os estudos de Eddington e descreveu diferentes processos nucleares que poderiam ocorrer no interior do Sol e de outras estrelas, libertando energia suficiente para as alimentar durante milhões ou bilhões de anos. Ele propôs que quando quatro prótons são unidos, um núcleo de hélio é formado, libertando a energia estelar que Eddington havia sugerido.

O processo estelar é hoje conhecido como o ciclo do carbono, e é fundamental para entender não só evolução das estrelas, mas também como elas nascem a partir de nebulosas e no fim de suas vidas se transformam em coisas como estrelas de nêutrons, anãs brancas e buracos negros.

9. Confirmação da Teoria da Relatividade Geral

Imagem do eclipse solar de Sobral, Brasil (Imagem: Reprodução/Domínio Público)

A Relatividade Geral de Einstein é considerada hoje o modelo gravitacional que melhor descreve o universo em grande escala, mas nem sempre foi assim. As ideias do físico alemão foram alvo de muito debate, incluindo um ceticismo o próprio Einstein sobre algumas consequências de sua teoria — como por exemplo os buracos negros. Essa teoria pode estar relacionada à física em geral, mas os responsáveis por validá-la foram os astrônomos.

Foi no Brasil, mais precisamente na cidade de Sobral, que uma expedição liderada pelo astrônomo britânico Andrew Crommelin observou um eclipse sob boas condições meteorológicas. Era finalzinho da década de 1910, quase cinco anos após Einstein publicar sua teoria, quando as placas fotográficas do eclipse permitiram a Eddington (aquele mesmo do ciclo estelar) medir uma distorção da luz de modo que comprovasse de modo conclusivo a Relatividade Geral.

A notícia foi publicada em jornais em todo o mundo como uma importante descoberta, já que comprovava, pela primeira vez, a teoria que revolucionaria a ciência. A imagem acima é um dos negativos fotográficos usados por Eddington em seu artigo.

10. Buracos negros

Imagem artística de um buraco negro com disco de acreção (Imagem: Reprodução/NASA)

É difícil determinar quem “descobriu” os buracos negros, pois, como já vimos, foi Einstein quem escreveu a teoria que “permite” a existência desses objetos. Muita teoria foi produzida depois por nomes importantes como Karl Schwarzschild, Subrahmanyan Chandrasekhar, e muitos outros, mas foi Roger Penrose quem mostrou em 1965 que a formação de buracos negros é definitivamente uma consequência direta da relatividade geral.

Reinhard Genzel e Andrea Ghez foram responsáveis por um trabalho de 16 anos que resultou na descoberta de que o objeto compacto supermassivo no centro da nossa galáxia, conhecido como Sagitário A*, era na verdade um buraco negro supermassivo. Esse trabalho, anunciado em 2008, foi a evidência mais convincente de que um buraco negro supermassivo habita no centro da Via Láctea. Penrose, Genzel e Ghez ganharam o prêmio Nobel da Física em 2020.

Bônus: ondas gravitacionais

Conceito artístico de ondas gravitacionais geradas por dois objetos massivos (Imagem: Reprodução/Henze/NASA)

Em 2016, ondas gravitacionais foram detectadas pela primeira vez. Previstas pela Relatividade Geral, elas surgem no universo como resultado do impacto de objetos extremamente massivos, como buracos negros e estrelas de nêutrons. Quando essas colisões acontecem, parte da massa dos objetos envolvidos é convertida em energia, de acordo com a famosa fórmula de Einstein, E=mc².

Essa detecção ainda hoje é motivo de entusiasmo para os astrônomos, pois abre portas para um campo completamente novo da astronomia, no qual as observações não dependem mais de fótons! A ciência das ondas gravitacionais ainda está engatinhando, mas já ajudou a explicar como o ouro surgiu em grandes quantidades no universo.

Nossos detectores das ondulações no espaço-tempo ainda são limitados, mas os cientistas já planejam fazer novos instrumentos na Lua e usar pulsares "viúva negra" para detectar ondas ainda mais fascinantes. Esses projetos elevam o potencial das próximas descobertas para patamares incríveis!  

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