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. (Definimos o universo como sendo tudo o que existe e que é acessível às nossas observações.) As galáxias se estendem até o espaço que nossos telescópios podem ver, muitos bilhões delas ao alcance de instrumentos modernos. Quando foram descobertas pela primeira vez, alguns astrônomos chamaram galáxias de universos insulares, e o termo é apropriadamente descritivo; galáxias parecem ilhas de estrelas nos vastos mares escuros do espaço intergaláctico.

A galáxia mais próxima, descoberta em 1993, é uma pequena que fica a 75.000 anos-luz do Sol na direção da constelação de Sagitário, onde a poluição em nossa própria galáxia torna especialmente difícil discernir. (Uma constelação, devemos observar, é uma das 88 seções nas quais os astrônomos dividem o céu, cada uma com o nome de um padrão estelar proeminente dentro dela.) Além desta galáxia anã de Sagitário estão duas outras pequenas galáxias, a cerca de 160.000 anos-luz de distância. Registradas pela primeira vez pela tripulação de Magalhães enquanto ele navegava pelo mundo, elas são chamadas de Nuvens de Magalhães (Figura\(\PageIndex{1}\)). Todas essas três pequenas galáxias são satélites da Via Láctea, interagindo com ela através da força da gravidade. Em última análise, todas as três podem até ser engolidas por nossa galáxia muito maior, como outras galáxias pequenas foram ao longo do tempo cósmico.

Figura\(\PageIndex{1}\): Esta imagem mostra a Grande Nuvem de Magalhães e a Pequena Nuvem de Magalhães acima dos telescópios do Atacama Large Millimeter/Submillimeter Array (ALMA) no deserto do Atacama, no norte do Chile.

A galáxia grande mais próxima é uma espiral bastante semelhante à nossa, localizada na constelação de Andrômeda e, portanto, é chamada de galáxia de Andrômeda; também é conhecida por um de seus números de catálogo, M31 (Figura\(\PageIndex{2}\)). O M31 está a pouco mais de 2 milhões de anos-luz de distância e, junto com a Via Láctea, faz parte de um pequeno aglomerado de mais de 50 galáxias conhecido como Grupo Local.

Figura\(\PageIndex{2}\): A galáxia de Andrômeda (M31) é uma coleção de estrelas em forma de espiral semelhante à nossa própria Via Láctea.

A distâncias de 10 a 15 milhões de anos-luz, encontramos outros pequenos grupos de galáxias e, em cerca de 50 milhões de anos-luz, existem sistemas mais impressionantes com milhares de galáxias membros. Descobrimos que as galáxias ocorrem principalmente em aglomerados, grandes e pequenos (Figura\(\PageIndex{3}\)).

Figura\(\PageIndex{3}\): Alguns dos próprios agrupamentos se formam em grupos maiores chamados superaglomerados. O Grupo Local faz parte de um superaglomerado de galáxias, chamado Superaglomerado de Virgem, que se estende por um diâmetro de 110 milhões de anos-luz. Estamos apenas começando a explorar a estrutura do universo nessas enormes escalas e já estamos encontrando algumas descobertas inesperadas.

Em distâncias ainda maiores, onde muitas galáxias comuns são muito escuras para serem vistas, encontramos quasares. Esses são centros brilhantes de galáxias, brilhando com a luz de um processo extraordinariamente energético. A enorme energia dos quasares é produzida pelo gás que é aquecido a uma temperatura de milhões de graus quando cai em direção a um enorme buraco negro e gira em torno dele. O brilho dos quasares os torna os faróis mais distantes que podemos ver nos oceanos escuros do espaço. Eles nos permitem sondar o universo a 10 bilhões de anos-luz de distância ou mais e, portanto, 10 bilhões de anos ou mais no passado.

Com quasares, podemos ver bem de perto a explosão do Big Bang que marca o início dos tempos. Além dos quasares e das galáxias visíveis mais distantes, detectamos o brilho fraco da própria explosão, preenchendo o universo e, assim, chegando até nós de todas as direções do espaço. A descoberta desse “resplendor da criação” é considerada um dos eventos mais significativos da ciência do século XX, e ainda estamos explorando as muitas coisas que ela tem a nos contar sobre os primeiros tempos do universo.

As medições das propriedades de galáxias e quasares em locais remotos exigem grandes telescópios, dispositivos sofisticados de amplificação de luz e trabalho árduo. Toda noite clara, em observatórios ao redor do mundo, astrônomos e estudantes trabalham em mistérios como o nascimento de novas estrelas e a estrutura em grande escala do universo, encaixando seus resultados na tapeçaria de nosso entendimento.