Edwin Hubble as galáxias e o seu afastamento

 

Cronologia Introdução Lei de Hubble Expansão do Universo Conclusão Bibliografia

 

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Edwin Powell Hubble foi o primeiro astrónomo a compreender, e a comprovar, que o Universo em que vivemos é um universo de galáxias, "ilhas perdidas" num "mar de nada".

Determinou, pela primeira vez, a distância média entre a nossa Galáxia, a Via Láctea, uma galáxia espiral, e M31, a galáxia de Andrómeda, também ela uma galáxia espiral.

Explicou o "red shift", o desvio para o vermelho que se observava associado aos espectros da luz emitida pelas galáxias.

 

 

 

Cronologia

1889- Edwin Powell Hubble nasceu a 20 de Novembro de 1889 nos Estados Unidos;

1910- Formou-se em direito na Universidade de Chicago;

1914- Hubble conseguiu uma vaga de pesquisador no observatório Yerkes;

1918- Hubble iniciou as pesquisas sobre nebulosas;

1919- Começou a trabalhar no observatório do Monte Wilson;

1923- Descobre que as nebulosas espirais são outras galáxias;

1925- Pesquisou a estrutura das galáxias e classificou-as pelo formato;

1929- Descobre que cada galáxia parece que se está a afastar uma da outra e prova a sua teoria da expansão;

1940- Edwin foi condecorado com a medalha de ouro da Real Sociedade de Astronomia de Londres;

1946- Recebeu a medalha presidencial do mérito dos Estados Unidos;

1948- Conclusão do telescópio Hale, de 5,08m, no Monte Palomar, em Pasadena, utilizando-o para estudar objectos estelares fracos;

1953- Morre em 28 de Setembro, com 64 anos na Califórnia.

1990- Lançado o Telescópio Hubble, cujo nome é uma homenagem a Hubble.

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Introdução

Quem é Edwin Hubble?

Edwin Hubble (1889-1953)

 

 

 

 

Astrofísico norte-americano, Edwin Powell Hubble nasceu a 20 de Novembro de 1889, em Marshfield, no Missouri, Estados Unidos da América.

Formou-se em Matemática e Astronomia na Universidade de Chicago, licenciando-se depois em Direito, em Oxford. Esta carreira de jurista viria a durar pouco tempo, pois teve a oportunidade de trabalhar em pesquisas no Observatório de Yerkes. A Primeira Guerra Mundial interrompeu-lhe a actividade profissional, pois teve que cumprir o serviço militar.

Em 1919, no entanto, estava já de regresso à sua paixão, a astronomia, pois nesse mesmo ano integrou a equipa do Observatório de Mount Wilson, no estado de Washington, no seu país natal. Trabalhou também no Observatório de Monte Palomar, o mais célebre e importante dos EUA.

 

Na sequência das suas investigações, descobre em 1923 uma cefeida (estrela cujo brilho varia segundo um período bem determinado, que oscila entre algumas horas e uma semana). Hubble, em 1924, a partir dessa descoberta, demonstrou a existência de nebulosas extra-galácticas formadas por sistemas estelares independentes. Considerou que muitas nebulosas, aparentes, mais não eram do que galáxias exteriores à nossa. Observando as cefeidas conseguiu calcular a distância entre várias dessas galáxias, do género da Via Láctea. Em 1929, confirma a teoria da expansão do universo e anuncia que a velocidade entre duas nebulosas é proporcional à distância entre ambas. A relação entre estas grandezas ficou conhecida como constante de Hubble. Quanto mais afastadas estão da Terra, parecem distanciar-se com maior velocidade, facto no qual baseou a sua teoria do universo em expansão, que mais tarde outros astrónomos desenvolveram, como Eddington, de Sitter, Lemaître e outros.

Morreu em San Marino, Califórnia, em 28 de Setembro de 1953. Em homenagem aos seus esforços e investigações em prol da astronomia, foi dado o seu nome ao primeiro telescópio espacial, colocado em órbita em 1990, com o objectivo de estudar o espaço sem as distorções provocadas pela atmosfera.

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Lei de Hubble

Como já se referiu atrás, Edwin Hubble foi um astrónomo que dedicou a sua vida inteira à descoberta do Universo, e as suas descobertas revolucionaram a astronomia e astrofísica actuais.

Uma das suas principais descobertas foi a lei de Hubble, que diz que as galáxias se afastam umas das outras com uma velocidade proporcional à sua distância.

Para compreender este fenómeno, é necessário imaginar que não são as galáxias que se deslocam mas sim o Universo inteiro que se dilata. Pode-se pensar num balão esférico no qual se tivessem marcado pontos equidistantes de um centímetro, por exemplo. Se se encher regularmente o balão, de um tal modo que em cada minuto as distâncias se encontrem duplicadas, um observador colocado num ponto qualquer O verá então que o ponto A inicialmente situado a um centímetro de distância de O se encontra ao fim de um minuto a dois centímetros; um ponto B inicialmente situado a dois centímetros de distância de O encontrar-se-á a quatro centímetros ao fim de um minuto. No segundo minuto, as distâncias serão: OA = 4, OB = 8. No terceiro minuto, OA = 8 e OB = 16, etc. O observador colocado em O verificará, portanto, que qualquer ponto se afasta dele tanto mais depressa quanto mais afastado estiver: o ponto A viajou durante o primeiro minuto a uma velocidade média de um centímetro/minuto; durante o segundo minuto à velocidade de dois centímetros/minuto; durante o terceiro minuto à velocidade de quatro centímetros/minuto. A velocidade do ponto B passou do mesmo modo de dois centímetros/minuto a quatro centímetros/minuto e depois a oito centímetros/minuto. As velocidades relativas vão aumentando à medida que os pontos considerados estão mais afastados uns dos outros. Mas, considerando no seu conjunto, o fenómeno obedece a uma lei constante: o factor de aumento de velocidade entre dois pontos é uniforme, do mesmo modo que o enchimento do balão.

Edwin Hubble, para chegar a esta conclusão, analisou os resultados de Slipher, que descobriu que, de um modo geral, os espectros das galáxias apresentam desvios para o vermelho (Redshift), e alargou o estudo dos espectros ás galáxias mais distantes então conhecidas. E verificou que o desvio para o vermelho também ocorria, e que o valor desse desvio era tanto maior quanto mais distantes estivessem as galáxias umas em relação ás outras. Então Hubble chegou à conclusão que o Universo está em expansão e as velocidades de recessão (afastamento) das galáxias eram directamente proporcionais às suas distâncias à Terra. Esta conclusão ficou conhecida por lei de Hubble.

Com e lei de Hubble chegou-se à conclusão que o Universo está em expansão, mas não se sabe se vai parar, ou se vai a expandir-se eternamente, fazendo com que a densidade e a temperatura do Universo sejam ainda mais baixas, ou se tem fases de expansão e de contracção.

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Expansão do Universo

Representação do Big Bang, em que foram criados o tempo e o espaço

O Big Bang é o tema central de uma teoria que se propõe explicar a origem e evolução do Universo, referindo um início que terá ocorrido há quinze mil milhões de anos. De acordo com esta teoria, o Universo expandiu-se rapidamente, com a formação de muitos tipos de partículas, como o hidrogénio, o hélio e o lítio. Um átomo primitivo ou ovo, num dado momento, provocou uma violenta explosão e assim se terão formado as protogaláxias que posteriormente terão originado as galáxias, depois as estrelas e, por fim, os restantes corpos celestes.

 

 

Antes de fazer uma referência às galáxias relacionado com o astrofísico Hubble, começamos por defini-la como sendo um sistema estelar isolado. As estrelas de uma galáxia agrupam-se em concentrações chamadas cúmulos estelares, contendo de um milhar a centenas de milhar de estrelas, originadas numa mesma região e numa mesma época.

Edwin Hubble estudou a região exterior do que se julgava ser uma nebulosa,na constelação visível de Andrómeda. Com o potente telescópio de 254 cm de Mount Wilson, ele pôde observar que a zona «nebulosa» era composta de estrelas, alguma das quais eram estrelas brilhantes variáveis do tipo cefeidas.

A Via Láctea vista de frente (note-se a posição do Sistema Solar)

 

 

A maioria das galáxias formou-se cerca de 3 mil milhões de anos depois do nascimento do Universo. À medida que este universo primitivo se encontra sob a acção da sua própria gravidade, cada galáxia tomava uma determinada forma. Uma galáxia típica contém à volta de 100 mil milhões de estrelas e mede cerca de 100 000 anos-luz de diâmetro. O estudo sistemático destes longínquos sistemas de estrelas foi iniciado por Edwin Hubble. Ao estudar a galáxia de Andrómeda, em 1923, mediu o brilho de algumas das suas estrelas e deduziu que estavam a 2.25 milhões de anos-luz de nós. Depois de estudar os diferentes desvios para o vermelho das galáxias, Hubble propôs a sua teoria «as galáxias afastam-se a velocidades proporcionais ás suas distâncias de nós» daí que surgiu a «Expansão do Universo».

A luz emitida pela galáxia é separada nos seus diferentes comprimentos de onda quando atravessam um prisma colocado num aparelho denominado espectroscópio. O resultado é dispersão de cores que constitui o espectro. O espectro é produzido pelos gases incadescentes das estrelas e pelas poeiras existentes nas galáxias. Cada elemento gasoso emite um espectro com uma série de linhas características. Estas linhas do espectro permitem identificar os elementos e a composição química da galáxia. Quando os espectros de galáxias distantes são comparados com o espectro solar que é utilizado como referência descobre-se um facto importante: invariavelmente, as linhas espectrais das galáxias estão desviadas para a zona de maior comprimento do fim do espectro solar – vermelho. Este fenómeno é conhecido como "red shift" (deslocação para o vermelho).

Esta deslocação para o vermelho mostra que a Terra e as galáxias se deslocam separadamente.

Ainda que não existam argumentos bem definidos que expliquem com clareza a expansão do Universo, é evidente que ele se encontre em expansão. A escuridão da noite é a única evidência indirecta da expansão universal; uma evidência directa é o desvio para o vermelho das riscas nos espectros de galáxias, descoberto por Hubble.

 

Classificação das galáxias

Hubble estabeleceu um sistema de classificação das galáxias de acordo com a sua forma: as galáxias elípticas, ou seja em forma de elipse, foram subdivididas consoante o seu achatamento; as espirais normais e as espirais em barra conforme a flexibilidade dos seus braços. Existem ainda as chamadas galáxias irregulares.

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Conclusão

Hubble concluiu que para essas estrelas de modo real brilhantes aparecerem tão fracas, deviam estar extraordinariamente afastadas da Terra. O seu trabalho ajudou os astrónomos a começarem a compreender a imensa dimensão do Universo.

Conclui-se, daí, que o universo como um todo está em expansão. Essa expansão, segundo os cosmólogos, teve início em algum instante, cerca de 15 mil milhões de anos atrás. Nessa ocasião, toda a matéria e energia do universo actual estava concentrada de alguma forma em um minúsculo ponto de temperatura e densidade além da imaginação. Subitamente, algo ocorreu e o ponto começou a expandir-se. Esse momento é conhecido como o BIG BANG, nascimento do universo onde moramos. Desde então, o nosso universo continua a inchar e ninguém ainda sabe ao certo se essa expansão vai parar.

As descobertas de Edwin Hubble vieram, portanto, revolucionar os conceitos e o estado de conhecimento da astronomia no seu tempo, que tinha uma concepção estática do universo, restringido então aos limites da Via Láctea. As suas teorias eram uma hipótese contrária à de Newton, pois considerava que o universo actual surgiu de um cosmos único que se estalou em fragmentos, que tendem a afastar-se cada vez mais uns dos outros.

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Bibliografia

Ó Diciopédia 2003

Ó Sites da Internet:

- http. //members.lycos.co.uk/astrojogo/bio_hubble.htm

- http//www.fisica.ufc.br/galáxia.htm

Ó FERREIRA, Máximo; ALMEIDA, Guilherme de, Introdução à astronomia e as observações astronómicas, 6º Edição, Plátano, Lisboa, pág. 35, 41

Ó EDMA, Enciclopédia do mundo actual: O Universo, Publicações Dom Quixote, Lisboa, pág. 37, 38,

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