Podemos estimar o número total de estrelas?

Crédito da imagem: Getty Images

Olhando para o céu noturno, você pode se perguntar quantas estrelas existem no universo. É desafiador o suficiente para um astrônomo amador contar o número de estrelas visíveis a olho nu e, com telescópios maiores, mais estrelas se tornam visíveis, tornando a contagem um processo demorado. Então, como os astrônomos calculam quantas estrelas existem no universo?

A primeira parte complicada é tentar definir o que "universo" significa, disse David Kornreich, professor assistente do Ithaca College, no estado de Nova York. Ele foi o fundador do serviço "Ask An Astronomer" na Universidade de Cornell.

"Não sei [a resposta] porque não sei se o universo é infinitamente grande ou não", disse ele. O universo observável parece voltar no tempo em cerca de 13,8 bilhões de anos, mas além do que podemos ver, pode haver muito, muito mais. Alguns astrônomos também conjecturam que podemos viver em um "multiverso" onde haveria outros universos como o nosso contidos em algum tipo de entidade maior.

A resposta mais simples: Pode se estimar o número de estrelas em uma galáxia típica e depois multiplicá-las pelo número estimado de galáxias no universo, de acordo com a Agência Espacial Européia (ESA). Mas mesmo isso é complicado, pois algumas galáxias brilham melhor na luz visível ou algumas no infravermelho, por exemplo. Há também obstáculos de estimativa que devem ser superados.

Em outubro de 2016, imagens de campo profundo do Telescópio Espacial Hubble sugeriram que existem cerca de 2 trilhões de galáxias no universo observável, ou cerca de 10 vezes mais galáxias do que o sugerido anteriormente, de acordo com a revista Nature. Segundo o principal autor Christopher Conselice, professor de astrofísica da Universidade de Nottingham, no Reino Unido por e-mail ao Live Science, disse que havia cerca de 100 milhões de estrelas em galáxias médias.

Galáxias são vastas coleções de estrelas que povoam nosso universo. Crédito da imagem: ESA/Hubble & NASA, F. Pacaud, D. Coe

Os telescópios podem não ser capazes de ver todas as estrelas em uma galáxia, no entanto. Uma estimativa de 2008 do Sloan Digital Sky Survey (que cataloga todos os objetos observáveis em um terço do céu) encontrou cerca de 48 milhões de estrelas, aproximadamente metade do que os astrônomos esperavam ver. Uma estrela como o nosso sol pode nem aparecer em tal catálogo. Assim, muitos astrônomos estimam o número de estrelas em uma galáxia com base em sua massa, o que tem suas próprias dificuldades, já que a matéria escura e a rotação galáctica devem ser filtradas antes de fazer uma estimativa.

Missões como a missão Gaia, uma sonda espacial da Agência Espacial Europeia lançada em 2013, podem fornecer mais respostas. A Gaia visa mapear com precisão cerca de 1 bilhão de estrelas na Via Láctea. Ela se baseia na missão Hiparchus anterior, que localizou com precisão 100.000 estrelas e também mapeou 1 milhão de estrelas com menor precisão. Os dados da missão devem ser divulgados em junho de 2022, de acordo com a ESA. 

"A missão Gaia monitorará cada uma de suas 1 bilhão de estrelas-alvo, 70 vezes durante um período de cinco anos, mapeando com precisão suas posições, distâncias, movimentos e mudanças de brilho", disse a ESA em seu site. "Combinadas, essas medições vão construir uma imagem sem precedentes da estrutura e evolução da nossa galáxia. Graças a missões como essas, estamos um passo mais perto de fornecer uma estimativa mais confiável para essa pergunta feita com tanta frequência: ‘Quantas estrelas existem no universo?’”.

O UNIVERSO OBSERVÁVEL

Mesmo se restringirmos a definição ao universo “observável”, o que podemos ver, estimar o número de estrelas dentro dele requer saber o quão grande é o universo. A primeira complicação é que o próprio universo está se expandindo, e a segunda complicação é que o espaço-tempo pode se curvar.

Para dar um exemplo simples, a luz dos objetos mais distantes de nós levaria aproximadamente 13,8 bilhões de anos-luz para viajar até a Terra, levando em conta que os objetos mais jovens seriam encobertos porque a luz não poderia ser transportada no universo primitivo. Portanto, o raio do universo observável deve ser de 13,8 bilhões de anos-luz, já que a luz só tem esse tempo para chegar até nós.

Ou deveria? "É uma maneira lógica de definir distância, mas não como um relativista define distância", disse Kornreich. Um relativista usaria um dispositivo como medidor, medindo a distância ao longo desse dispositivo e estendendo-o pelo tempo necessário. 

Isso produz uma resposta diferente, que algumas fontes definem como 48 bilhões de anos-luz de raio. As fontes variam neste número, no entanto. Isso porque o espaço-tempo pode se curvar. À medida que o observador faz a medição com seu dispositivo de medição, a luz viaja ao mesmo tempo e influencia as medições.

A estimativa do número de estrelas é dificultada pelo fato de o universo estar se expandindo. Crédito da imagem: Getty

OBSERVAÇÕES DE GALÁXIAS

É mais fácil contar estrelas quando elas estão dentro de galáxias, já que é onde elas tendem a se aglomerar, de acordo com o Harvard and Smithsonian Center for Astrophysics. Para começar a estimar o número de estrelas, você precisaria estimar o número de galáxias e chegar a algum tipo de média.

Algumas estimativas apontam a massa estelar da Via Láctea como tendo 100 bilhões de "massas solares", ou 100 bilhões de vezes a massa do sol. Fazendo a média dos tipos de estrelas dentro de nossa galáxia, isso produziria uma resposta de cerca de 100 bilhões de estrelas na galáxia. Isso está sujeito a mudanças, no entanto, dependendo de quantas estrelas são maiores e menores que o nosso próprio sol. Além disso, outras estimativas dizem que a Via Láctea pode ter 200 bilhões de estrelas ou mais.

O número de galáxias é um número surpreendente, no entanto, como mostrado por alguns experimentos de imagem realizados pelo Telescópio Espacial Hubble. Várias vezes ao longo dos anos, o telescópio apontou um detector para um pequeno ponto no céu para contar galáxias, realizando o trabalho novamente depois que o telescópio foi atualizado pelos astronautas durante a era do ônibus espacial.

Uma exposição de 1995 de uma pequena mancha na Ursa Maior revelou cerca de 3.000 galáxias fracas. Em 2003-4, usando instrumentos atualizados, os cientistas observaram um ponto menor na constelação de Fornax e encontraram 10.000 galáxias. Uma investigação ainda mais detalhada em Fornax em 2012, com instrumentos ainda melhores, mostrou cerca de 5.500 galáxias.

Kornreich usou uma estimativa muito aproximada de 10 trilhões de galáxias no universo. Multiplicar isso pelos estimados 100 bilhões de estrelas da Via Láctea resulta em um grande número de fato: 1.000.000.000.000.000.000.000.000 de estrelas, ou um "1" com 24 zeros depois dele (1 septilhão no sistema de numeração americano; 1 quatrilhão no sistema europeu). Kornreich enfatizou que o número é provavelmente uma subestimação grosseira, já que olhares mais detalhados do universo mostrarão ainda mais galáxias.

RECURSOS ADICIONAIS

• Leia mais sobre a estimativa do número de estrelas na Via Láctea neste artigo da NASA. 
• Além disso, você pode ver algumas das melhores imagens de estrelas tiradas pelo Hubble no arquivo de imagens da ESA.

BIBLIOGRAFIA

• "O universo tem dez vezes mais galáxias do que os pesquisadores pensavam". Nature (2016). https://www.nature.com/articles/nature.2016.20809.pdf?origin=ppub
• "O Sloan Digital Sky Survey revela um novo vizinho da Via Láctea". SDSS (2006). https://classic.sdss.org/news/releases/20060109.virgooverdensity.html
• "Aglomerados de Estrelas". Harvard e Smithsonian Center for Astrophysics. https://pweb.cfa.harvard.edu/research/topic/star-clusters
• "Oásis no Escuro: Galáxias como sondas do Cosmos". Universidade Estadual de Utah (2007). https://digitalcommons.usu.edu

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Referência:

HOWELL, Elizabeth; HARVEY, Ailsa. How many stars are in the universe? Space, 11, fev. 2022. Disponível em: <https://www.space.com/26078-how-many-stars-are-there.html>. Acesso em: 15, fev. 2022.