Quantas Galáxias Existem?

galáxias-essas vastas coleções de estrelas que povoam o nosso Universo — estão por todo o lado. Mas quantas galáxias existem no universo? Contá-los parece uma tarefa impossível. Números simples é um problema-uma vez que a contagem chega aos bilhões, leva um tempo para fazer a adição. Outro problema é a limitação dos nossos instrumentos. Para obter a melhor visão, um telescópio precisa ter uma grande abertura (o diâmetro do espelho principal ou lente) e estar localizado acima da atmosfera para evitar a distorção do ar da Terra.

talvez o exemplo mais ressonante deste fato seja o Hubble Extreme Deep Field (XDF), uma imagem feita combinando 10 anos de fotografias do Telescópio Espacial Hubble. O telescópio observou um pequeno pedaço de céu em visitas repetidas por um total de 50 dias, de acordo com a NASA. Se você segurasse seu polegar no comprimento do Braço para cobrir a Lua, a área XDF seria aproximadamente o tamanho da cabeça de um pino. Ao coletar luz fraca ao longo de muitas horas de observação, a XDF revelou milhares de galáxias, tanto próximas como muito distantes, tornando-a a imagem mais profunda do universo jamais tomada naquela época. Então, se esse pequeno ponto contém milhares, imagine quantas mais galáxias podem ser encontradas em outros pontos.embora as estimativas variem entre diferentes especialistas, uma escala aceitável está entre 100 bilhões e 200 bilhões de galáxias, disse Mario Livio, um astrofísico do Instituto de Ciência do telescópio espacial em Baltimore, Maryland. Quando o Telescópio Espacial James Webb for lançado em 2020, espera-se que o Observatório revele ainda mais informações sobre as primeiras galáxias no universo. o Hubble é o melhor instrumento disponível para a contagem e estimativa de galáxias. O telescópio, lançado em 1990, inicialmente teve uma distorção em seu espelho principal que foi corrigido durante uma visita de ônibus espacial em 1993. Hubble também passou por várias atualizações e visitas de serviço até a última missão de ônibus espacial lá em maio de 2009.

em 1995, astrônomos apontaram o telescópio para o que parecia ser uma região vazia de Ursa Maior,e coletaram 10 dias de observações. O resultado foi uma estimativa de 3.000 galáxias fracas em um único quadro, indo até a magnitude 30. (Para comparação, a Estrela Do Norte ou Polaris está a cerca de 2 ° magnitude. Este compósito de imagem foi chamado de campo profundo Hubble e foi o mais distante que alguém tinha visto no Universo na época.

Como o telescópio Hubble recebeu atualizações para seus instrumentos, astrônomos repetiram o experimento duas vezes. Em 2003 e 2004, cientistas criaram o Hubble Ultra Deep Field, que em um milhão de segundos de exposição revelou cerca de 10.000 galáxias em um pequeno ponto na constelação de Fornax.

em 2012, novamente usando instrumentos atualizados, os cientistas usaram o telescópio para olhar para uma parte do campo Ultra profundo. Mesmo neste campo de visão mais estreito, os astrônomos foram capazes de detectar cerca de 5.500 galáxias. Os investigadores apelidaram isto de campo profundo extremo.ao todo, Hubble revela cerca de 100 bilhões de galáxias no universo, mas este número provavelmente aumentará para cerca de 200 bilhões à medida que a tecnologia do telescópio no espaço melhora, disse Livio. Space.com.

Contagem de estrelas

qualquer que seja o instrumento utilizado, o método de estimar o número de galáxias é o mesmo. Você toma a parte do céu imaginado pelo telescópio (neste caso, Hubble). Então-usando a proporção da lasca do céu para todo o universo – você pode determinar o número de galáxias no universo.

“isto é assumir que não há grande variância cósmica, que o universo é homogêneo”, disse Livio. “Temos boas razões para suspeitar que é esse o caso. Esse é o princípio cosmológico.”

The principle dates back to Albert Einstein’s theory of general relativity. Einstein disse que a gravidade é uma distorção do espaço e do tempo. Com essa compreensão na mão, vários cientistas (incluindo Einstein) tentaram entender como a gravidade afetou todo o universo.

“a suposição mais simples a se fazer é que se você visse o conteúdo do universo com visão suficientemente pobre, ele apareceria aproximadamente o mesmo em todos os lugares e em todas as direções”, afirmou A NASA. “Isto é, a matéria no universo é homogênea e isotrópica quando média em escalas muito grandes. Isto é chamado de princípio cosmológico.”

um exemplo do princípio cosmológico em trabalho é o fundo cósmico de microondas, radiação que é um remanescente dos estágios iniciais do universo após o Big Bang. Usando instrumentos como a sonda de anisotropia de microondas Wilkinson da NASA, astrônomos descobriram que o CMB é virtualmente idêntico onde quer que se olhe.

o número de galáxias mudaria com o tempo?

medições da expansão do universo — através da observação de galáxias correndo para longe de nós — mostram que ele tem cerca de 13,82 bilhões de anos de idade. À medida que o universo envelhece e cresce, no entanto, as galáxias recuarão cada vez mais longe da Terra. Isto vai torná-los mais difíceis de ver nos telescópios.

o universo está se expandindo mais rápido do que a velocidade da luz (que não viola o limite de velocidade de Einstein porque a expansão é do próprio universo, ao invés de objetos que viajam através do universo). Além disso, o universo está acelerando em sua expansão.

é aqui que o conceito do “universo observável” — o universo que podemos ver — entra em jogo. Em 1 trilhão a 2 trilhões de anos, Livio disse, isso significa que haverá galáxias além do que podemos ver da Terra.

“só podemos ver luz de galáxias cuja luz teve tempo suficiente para chegar até nós”, disse Livio. “Não significa que isso seja tudo o que existe no universo. Daí, a definição do universo observável.”

galáxias também mudam ao longo do tempo. A Via Láctea está em rota de colisão com a próxima galáxia de Andrômeda, e ambas se fundirão em cerca de 4 bilhões de anos. Mais tarde, outras galáxias no nosso grupo Local — as galáxias mais próximas de nós — eventualmente se combinarão. Os residentes dessa futura galáxia teriam um universo muito mais escuro para observar, disse Livio.

“civilizações começaram então, elas não teriam nenhuma evidência de que havia um universo com 100 bilhões de galáxias”, disse ele. “Eles não veriam a expansão. Eles provavelmente não seriam capazes de dizer que houve um Big Bang.”

e outros universos?

As the early universe inflated, there are some theories that say that different “pockets” broke away and formed different universes. Esses lugares diferentes podem estar se expandindo a diferentes taxas, incluir outros tipos de matéria, e ter leis físicas diferentes do nosso próprio universo.

Livio apontou que pode haver galáxias nesses outros universos — se existirem-mas não temos como saber com certeza agora. Então, o número de galáxias pode até ser maior que 200 bilhões, ao considerar outros universos.no nosso próprio cosmos, disse Livio, os astrônomos serão mais capazes de refinar o número com o lançamento do Telescópio Espacial James Webb (para o qual seu instituto gerirá as operações da missão e a ciência). Hubble é capaz de observar galáxias que se formaram cerca de 450 milhões de anos após o Big Bang. Após o lançamento de James Webb em 2020, os astrônomos antecipam que eles podem olhar para trás até 200 milhões de anos após o Big Bang.

“os números não vão mudar muito”, acrescentou Livio, apontando as primeiras galáxias provavelmente formadas não muito tempo antes disso. “Então um número como 200 bilhões é provavelmente ele para o nosso universo observável.”

contribuições de Webb

embora seja interessante contar o número de galáxias em nosso universo, os astrônomos estão mais interessados em como as galáxias revelam como o universo foi formado. De acordo com a NASA, galáxias são uma representação de como a matéria no universo foi organizada – pelo menos, em grande escala. (Os cientistas também estão interessados em tipos de partículas e mecânica quântica, no pequeno lado do espectro. Porque Webb pode olhar para trás para os primeiros dias do universo, sua informação ajudará os cientistas a entender melhor as estruturas das galáxias ao nosso redor hoje.

“estudando algumas das galáxias mais antigas e comparando-as com as galáxias de hoje, podemos ser capazes de entender o seu crescimento e evolução. Webb também permitirá aos cientistas coletar dados sobre os tipos de estrelas que existiam nessas galáxias muito antigas”, disse a NASA sobre a missão de Webb. Observações de acompanhamento usando espectroscopia de centenas ou milhares de galáxias ajudarão os pesquisadores a entender como elementos mais pesados do que o hidrogênio foram formados e construídos à medida que a formação da galáxia avançava através das eras. Estes estudos também revelarão detalhes sobre a fusão de galáxias e lançarão luz sobre o processo de formação da própria galáxia.”

de acordo com a NASA, Aqui estão algumas das questões-chave que Webb irá responder sobre galáxias:

  • Como as galáxias são formadas?o que lhes dá as suas formas?como os elementos químicos são distribuídos através das galáxias?como é que os buracos negros centrais nas galáxias influenciam as galáxias hospedeiras?o que acontece quando pequenas e grandes galáxias colidem ou se unem?

os cientistas também estão interessados no papel que a matéria escura desempenha na montagem de galáxias. Enquanto alguns do universo são visíveis em formas como galáxias ou estrelas, a matéria escura é o que compõe a maior parte do universo — cerca de 80 por cento dele. Enquanto a matéria escura é invisível em comprimentos de onda de luz ou através de emissões de Energia, Estudos de galáxias datando da década de 1950 indicaram que havia muito mais massa presente neles do que o que era visível a olho nu.

“modelos de computador que os cientistas fizeram para entender a formação da galáxia indicam que as galáxias são criadas quando a matéria negra se funde e Junta”, disse a NASA. “Pode ser pensado como o andaime do universo. A matéria visível que vemos recolhe-se dentro deste andaime na forma de estrelas e galáxias. A forma como a matéria escura se junta é que os pequenos objetos formam primeiro, e são atraídos juntos para formar os maiores.os poderosos espelhos de Webb permitirão aos cientistas observar a formação da galáxia-incluindo o papel da matéria escura — de perto. Embora esta investigação não responda diretamente a quantas galáxias existem no universo, ela ajuda os cientistas a entender melhor os processos por trás das galáxias que vemos, que por sua vez informa melhor os modelos sobre as populações galácticas.

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