A lei de Hubble explica que, à medida que o universo se expande, as galáxias se afastam cada vez mais

A Galáxia de Andrômeda. Crédito da imagem: Documentário Corbis

A lei de Hubble explica que a razão pela qual a maioria das galáxias estão se afastando umas das outras é porque todo o universo está se expandindo. Escolha duas galáxias aleatoriamente, e as chances são de que elas estejam se afastando uma da outra. 

De acordo com a Western Washington University, quando Edwin Hubble descobriu que o universo está se expandindo, ele explicou isso fazendo uma analogia com um bolo de frutas assando no forno. À medida que o bolo cresce, todas as passas se afastam. Da mesma forma, à medida que o universo se expande, as galáxias dentro dele estão se afastando cada vez mais.

É claro que o universo não é tão simples quanto um bolo, e foram necessários anos de trabalho cuidadoso, tanto teórico quanto observacional, para estabelecer exatamente o que está acontecendo.

MEDINDO A DISTÂNCIA ENTRE GALÁXIAS

Ainda em 1920, cientistas como Harlow Shapley acreditavam que as galáxias que vemos no céu eram objetos muito menores localizados nos arredores de nossa própria galáxia, em vez de objetos muito distantes semelhantes em tamanho e estrutura à Via Láctea. 

Naquele ano, houve um "grande debate" sobre o assunto entre Shapley e outro astrônomo, Heber Curtis, que mantinha algo mais próximo da visão moderna, segundo a revista The Sky At Night. Mas o resultado desse debate, realizado no Museu Smithsonian em Washington DC, foi inconclusivo. Naquela época, as observações simplesmente não eram boas o suficiente para estabelecer distâncias galácticas com confiança.

Foi Edwin Hubble quem quebrou o impasse, quando conseguiu medir a distância até a galáxia de Andrômeda em 1924. Ele fez isso observando um certo tipo de estrela pulsante chamada variável Cefeida, que exibe uma estreita relação entre luminosidade intrínseca e frequência de pulsação. 

Portanto, conhecer a frequência informa a luminosidade, e comparar isso com o brilho observado informa a distância. Quando Hubble fez isso para as Cefeidas na galáxia de Andrômeda, ficou claro que deveriam estar bem fora da Via Láctea, de acordo com o Australia Telescope National Facility. 

Essa foi a primeira descoberta de Hubble. A segunda foi ainda mais importante.

LEI DE HUBBLE

Astrônomo Edwin Hubble. Crédito da imagem: New York Times

Além de medir as distâncias de outras galáxias, Hubble também estudou seu "desvio para o vermelho", de acordo com a APS Physics. Esta é uma propriedade dos espectros de luz emitidos por objetos astronômicos que surge de um fenômeno chamado de deslocamento Doppler, de acordo com a Agência Espacial Europeia. 

Pense no som que um veículo faz quando passa zunindo por você. À medida que se aproxima, o som é mais agudo e, à medida que se afasta, é mais grave. O que acontece é que as ondas sonoras se amontoam quando estão se movendo em sua direção e esticadas quando estão se afastando. É o mesmo com as ondas de luz, exceto que percebemos a diferença como uma mudança de cor em vez de tom.

Os espectros astronômicos normalmente exibem um padrão de linhas de emissão e absorção, que são produzidas em comprimentos de onda bem definidos. Mas se a fonte está se afastando de nós, vemos essas linhas deslocadas para a extremidade vermelha do espectro, por esta razão o termo "desvio para o vermelho". 

Medir a quantidade dessa mudança dá uma boa indicação de quão rápido o objeto está se afastando de nós. A grande descoberta de Hubble, em 1929, foi que o desvio para o vermelho de uma galáxia é proporcional à sua distância, resultado agora conhecido como “lei de Hubble”, segundo a Western Washington University. Isso foi extremamente significativo por duas razões. 

Primeiro, estava de acordo com as previsões teóricas, feitas na mesma época, de que o universo está em constante estado de expansão.

Segundo, deu aos astrônomos uma nova maneira de medir a distância de galáxias que estavam muito distantes para o método Cefeidas, simplesmente medindo seu desvio para o vermelho, de acordo com a equipe Starchild da NASA.

AGRUPAMENTO DE GALÁXIAS

Quando dizemos "o universo está se expandindo", estamos nos referindo ao próprio tecido do espaço. Embora essa expansão carregue todos os objetos materiais do universo, eles ainda podem interagir uns com os outros através da força da gravidade, de acordo com a Scientific American. A gravidade mantém as galáxias individuais juntas, e a mesma força também pode unir várias galáxias em aglomerados de galáxias, de acordo com a NASA.

A Via Láctea, por exemplo, faz parte de um aglomerado relativamente pequeno chamado Grupo Local, que contém cerca de 85 galáxias gravitacionalmente ligadas, a maioria delas muito pequenas, de acordo com a Astronomy Magazine. A maior e mais conhecida delas é a galáxia de Andrômeda, que na verdade está viajando em direção à Via Láctea; em outras palavras, tem um “desvio para o azul” em vez de um desvio para o vermelho. Eventualmente, daqui a alguns bilhões de anos, as duas colidirão uma com a outra e se fundirão em uma única galáxia enorme.

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BIBLIOGRAFIA

• Schilling, Govert "O Grande Debate de 1920: Como mudou a astronomia" The Sky At Night Magazine, abril de 2021
• Instalação Nacional do Telescópio da Austrália
• Física APS
• A Agência Espacial Europeia
• Universidade Ocidental de Washington 
• Equipe Starchild da NASA 
• Davis, Tamara; "Se as galáxias estão se afastando, como elas podem colidir?" Scientific American, 2009
• Revista Astronomia

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Referência:

MAY, Andrew; MCKELVIE, Callum. Hubble’s law: Why are most galaxies moving away from us? Space, Nova York, 10, mai. 2022. References. Disponível em: <https://www.space.com/hubbles-law>. Acesso em: 13, mai. 2022.

Marcello Franciolle F T I P E
Founder - Gaia Ciência

Marcello é fundador da Gaia Ciência, que é um periódico científico que foi pensado para ser uma ferramenta para entender o universo e o mundo em que vivemos, com temas candentes e fascinantes sobre o Universo e Ciências da Terra para inspirar e encantar as pessoas. Ele é graduando em Administração pelo Centro Universitário N. Sra. do Patrocínio (CEUNSP) – frequentou a Universidade de Sorocaba (UNISO); graduação em Análise de Sistemas e onde participou do Encontro de Pesquisadores e Iniciação Científica (EPIC). Suas paixões são literatura, filosofia, poesia e claro ciência.