1: Ciência e o Universo - Um breve passeio
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Essas descobertas são o que tornam a astronomia um campo tão empolgante para cientistas e muitos outros, mas você explorará muito mais do que apenas os objetos em nosso universo e as últimas descobertas sobre eles. Prestaremos igual atenção ao processo pelo qual entendemos os reinos além da Terra e as ferramentas que usamos para aumentar esse entendimento. Coletamos informações sobre o cosmos a partir das mensagens que o universo nos envia. Como as estrelas são os alicerces fundamentais do universo, decodificar a mensagem da luz das estrelas tem sido um desafio central e um triunfo da astronomia moderna. Quando terminar de ler este texto, você saberá um pouco sobre como ler essa mensagem e como entender o que ela está nos dizendo.
- 1.1: A natureza da astronomia
- Ao considerar a história do universo, veremos repetidamente que o cosmos evolui; ele muda de forma profunda por longos períodos de tempo. Por exemplo, o universo criou o carbono, o cálcio e o oxigênio necessários para construir algo tão interessante e complicado quanto você. Hoje, muitos bilhões de anos depois, o universo evoluiu para um lugar mais hospitaleiro para a vida.
- 1.2: A natureza da ciência
- O juiz supremo da ciência é sempre o que a própria natureza revela com base em observações, experimentos, modelos e testes. A ciência não é meramente um conjunto de conhecimento, mas um método pelo qual tentamos entender a natureza e como ela se comporta. Esse método começa com muitas observações ao longo de um período de tempo. A partir das tendências encontradas por meio de observações, os cientistas podem modelar os fenômenos específicos que queremos entender. Esses modelos são sempre aproximações da natureza, sujeitos a testes adicionais.
- 1.3: As leis da natureza
- Ao longo dos séculos, os cientistas extraíram várias leis científicas de inúmeras observações, hipóteses e experimentos. Essas leis científicas são, em certo sentido, as “regras” do jogo que a natureza joga. Uma descoberta notável sobre a natureza — que está na base de tudo o que você lerá neste texto — é que as mesmas leis se aplicam em todo o universo.
- 1.4: Números na astronomia
- Em astronomia, lidamos com distâncias em uma escala na qual você talvez nunca tenha pensado antes, com números maiores do que qualquer outra que você possa ter encontrado. Adotamos duas abordagens que tornam um pouco mais fácil lidar com números astronômicos. Primeiro, usamos um sistema para escrever números grandes e pequenos chamados de notação científica (ou, às vezes, notação de potências de dez). Esse sistema é muito atraente porque elimina os muitos zeros que podem parecer opressores para o leitor.
- 1.5: Consequências do tempo de viagem leve
- Isso define um limite para a rapidez com que podemos aprender sobre eventos no universo. Se uma estrela está a 100 anos-luz de distância, a luz que vemos dela esta noite saiu dessa estrela há 100 anos e só agora está chegando à nossa vizinhança. O mais rápido que pudermos aprender sobre qualquer mudança nessa estrela é 100 anos após o fato. Para uma estrela a 500 anos-luz de distância, a luz que detectamos esta noite saiu há 500 anos e está transmitindo notícias de 500 anos.
- 1.6: Um passeio pelo universo
- Agora podemos fazer um breve passeio introdutório pelo universo, como os astrônomos o entendem hoje, para nos familiarizarmos com os tipos de objetos e as distâncias que você encontrará ao longo do texto.
- 1.7: O universo em grande escala
- Em um sentido muito aproximado, você pode pensar no sistema solar como sua casa ou apartamento e na galáxia como sua cidade, composta por muitas casas e edifícios. No século XX, os astrônomos conseguiram mostrar que, assim como nosso mundo é composto por muitas, muitas cidades, o universo é composto por um número enorme de galáxias. As galáxias se estendem até o espaço que nossos telescópios podem ver, muitos bilhões delas ao alcance de instrumentos modernos.
- 1.8: O Universo dos Muito Pequenos
- A discussão anterior provavelmente impressionou você de que o universo é extraordinariamente grande e extraordinariamente vazio. Em média, é 10.000 vezes mais vazio do que a nossa galáxia. No entanto, como vimos, até mesmo a galáxia é principalmente um espaço vazio. O espaço intergaláctico é preenchido de forma tão escassa que, para encontrar um átomo, em média, precisamos pesquisar um metro cúbico de espaço. A maior parte do universo está fantasticamente vazia; lugares densos, como o corpo humano, são tremendamente raros.
- 1.9: Uma conclusão e um começo
- Aprender astronomia é um pouco como aprender um novo idioma: a princípio, parece que há tantas expressões novas que você nunca dominará todas elas, mas com a prática, você logo desenvolverá facilidade com elas. Nesse ponto, você também pode se sentir um pouco pequeno e insignificante, ofuscado pelas escalas cósmicas de distância e tempo. Mas há outra maneira de ver o que você aprendeu em nossos primeiros vislumbres do cosmos.
Miniatura: Uma fotografia da galáxia NGC 6744, que pode se parecer com a Via Láctea. (CC BY-SA 3.0; http://www.eso.org/public/images/eso1118a/)