Por que o céu é escuro à noite?
Hoje, tentaremos responder a uma pergunta que aparentemente é muito simples, feita no título deste artigo. Vamos falar em detalhes sobre o "paradoxo do céu escuro"!
Índice
- Por que o céu escuro é considerado um paradoxo?
- O que é o paradoxo de Olbers, em termos simples?
- Possíveis soluções (porém erradas) para o paradoxo de Olbers
- Qual é a melhor solução para o paradoxo de Olbers?
Por que o céu escuro é considerado um paradoxo?
Você deve estar pensando: "O que há para discutir? O céu é escuro à noite porque o Sol está baixo!”. Mas pense nas estrelas.
Só a nossa galáxia Via Láctea contém de 100 a 400 bilhões de estrelas, e o Universo observável contém de 100 a 200 bilhões de galáxias. É um número enorme de estrelas, para dizer o mínimo! Acrescente a isso a suposição de que o nosso Universo pode realmente ser infinito. Qualquer pequeno pedaço do céu que você escolher para olhar deve conter miríades de estrelas, e, portanto, o céu noturno deveria ter um brilho deslumbrante.
Porém, não é assim na realidade. Essa discrepância é chamada de paradoxo de Olbers, e vamos resolvê-lo em alguns minutos.
O que é o paradoxo de Olbers, em termos simples?
A formulação do "paradoxo do céu escuro" é geralmente atribuída ao astrônomo alemão Heinrich Wilhelm Olbers, embora muitas outras pessoas famosas (incluindo Johannes Kepler e Edgar Allan Poe) também tenham contribuído para resolver esse problema. Aqui está o paradoxo em termos simples:
Se o Universo é infinito, e há um número infinito de estrelas nele, então o céu inteiro deveria estar coberto de estrelas. Deveríamos ser capazes de ver uma estrela em qualquer direção que olharmos, e, portanto, o céu noturno deveria estar bem iluminado. Então, por que ele é escuro?
Para entender melhor o paradoxo de Olbers, imagine-se no meio de uma floresta densa. Para onde quer que você olhasse, veria uma parede de árvores sem espaços entre elas. E é apenas uma floresta, que pode ser grande, mas não é de forma alguma infinita. Agora, tente estender essa analogia a um Universo infinito e cheio de estrelas!
Possíveis soluções (porém erradas) para o paradoxo de Olbers
Ao longo dos séculos, houve várias tentativas de explicar o fenômeno intrigante do céu noturno escuro. Vamos considerar algumas dessas explicações e descartá-las.
As estrelas no Universo estão distribuídas fractalmente, não uniformemente
Por que está errada: essa hipótese poderia ter explicado o paradoxo, mas os dados astronômicos modernos não a sustentam. O Universo parece ser quase perfeitamente isotrópico (ou seja, igual em todas as direções).
O Universo tem um número finito de estrelas
Por que está errada: mesmo que seja finito, o número de estrelas no Universo ainda é enorme e seria suficiente para iluminar todo o céu noturno.
Não vemos algumas estrelas porque elas estão muito longe e, portanto, muito fracas
Por que está errada: vamos dividir o Universo infinito em camadas esféricas uniformes com a Terra no centro. Se uma camada contém uma certa quantidade de estrelas, então a camada posicionada duas vezes mais longe da Terra conteria quatro vezes mais estrelas devido à homogeneidade do Universo. No entanto, segundo a lei do quadrado inverso, as estrelas na camada mais distante também brilhariam de forma quatro vezes mais fraca quando observadas a partir da Terra. Isso significa que a luminosidade total de cada uma dessas camadas seria a mesma. Assim, cada camada de estrelas produziria a mesma quantidade de luz, não importa a distância. Como resultado, o céu seria iluminado uniformemente.
O espaço está cheio de poeira interestelar que bloqueia a luz de estrelas distantes
Por que está errada: a luz das estrelas inevitavelmente aqueceria a poeira. Segundo a lei de conservação de energia, a poeira logo começaria a redirecionar a luz absorvida e a brilhar tão intensamente quanto as estrelas.
Qual é a melhor solução para o paradoxo de Olbers?
Existem dois fatores principais que podem explicar o “paradoxo do céu escuro”. Devido a ambos, vemos espaços vazios entre as estrelas no céu noturno.
- 1. O Universo não é infinitamente antigo.
Nosso Universo tem cerca de 13,8 bilhões de anos. A luz leva tempo para viajar, então só podemos observar objetos que estão localizados a 13,8 bilhões de anos-luz de distância — não mais longe. Como o Universo é infinito em tamanho, muitas estrelas e galáxias estão invisíveis para nós simplesmente porque sua luz ainda não chegou até nós.
- 2. O Universo está se expandindo.
A expansão do Universo foi descoberta por Edwin Hubble em 1929. Ele viu que a luz de estrelas e galáxias distantes "se esticava" enquanto elas se afastavam rapidamente de nós. Esse fenômeno é conhecido como “desvio para o vermelho”: acontece quando a luz aumenta o seu comprimento de onda e desvia-se para a extremidade vermelha do espectro electromagnético. As ondas de luz de objetos muito distantes ficam tão esticadas que se tornam infravermelhas. Os olhos humanos não conseguem ver a luz infravermelha, então estrelas e galáxias muito distantes tornam-se invisíveis para nós.
Conclusão: para onde quer que você olhe no céu, há uma estrela ou galáxia. Você simplesmente não consegue ver muitas delas porque ou a luz delas ainda não chegou até nós ou se desviou para o espectro infravermelho. É por isso que o céu noturno parece escuro para um olho humano.
