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As estrelas e o céu noturno: Explicações cosmológicas dessas maravilhas do universo

O que é uma estrela? Bom… De um jeito bem simplificado, tá? Pense numa esfera, com muita, muita matéria agregada a partir de nuvens de gás e poeira, que foram esfriando e se atraindo pela força da gravidade. As enormes camadas de matéria nessa esfera se atraem mutuamente fazendo aparecer uma força gravitacional enorme em direção ao centro da estrela.

No núcleo da estrela a matéria está muito, muito comprimida e com isso a temperatura aumenta muito, muito. Essa compressão toda, nessas altíssimas temperaturas fazem os núcleos de átomos se fundirem uns aos outros, liberando uma quantidade gigantesca de energia, e consequentemente aparece uma força de dentro para fora da estrela. 

Assim ela permanece por milhões, bilhões de anos, até que um dia o combustível que se fundia no seu núcleo se acaba. Acaba também a força gerada por essas reações, e finalmente é a força da gravidade que vence. A estrela colapsa, implode, liberando enormes quantidades de elementos químicos, energia e radiação no espaço.

O que é uma estrela? Bom… De um jeito bem simplificado, tá?

O colapso de uma estrela

Então já sabemos que uma estrela é o resultado do equilíbrio entre a força da gravidade que “puxa” todo seu conteúdo em direção ao centro e a força contrária à da gravidade, uma pressão causada pela fusão nuclear na região central dela.

Quando essa fusão nuclear para a estrela explode lançando enormes quantidades de matéria no espaço. Temos aí uma supernova! Depois desse colapso, três possíveis destinos são esperados para a estrela: Ela pode virar uma anã branca, uma estrela de nêutrons ou ainda, um buraco negro! 

Uma anã branca é muito densa, já que a sua massa é comparável à massa do Sol mas seu volume é comparável ao volume da Terra. Lembre, o Sol tem uma massa 330 mil vezes maior que a da Terra. 

Mais densa ainda é uma estrela de nêutrons: Imagine que a compressão após o colapso estelar foi tão, tão grande, que até mesmo os átomos que compunham essa estrela tiveram seus elétrons e prótons arrancados, sobrando apenas nêutrons. Uma colher de sopa do material de que é feita uma estrela de nêutrons tem 1 bilhão de toneladas!

Por fim, o buraco negro esse é mais complexo… Com as forças gravitacionais de toda a massa superando as forças nucleares dos átomos individuais e, assim, colapsando para dentro, se a estrela for massiva o suficiente, ela continuará esse colapso, criando um buraco negro, onde a curvatura do espaço-tempo é tão grande que nada consegue escapar. Nada mesmo a luz. Ele fica menor, menor, na verdade fica mais densa à medida que os átomos, mesmo as partículas subatômicas, são literalmente esmagadas, em um espaço cada vez menor.

E neste ponto final, o que nos resta? A tal da singularidade. Uma singularidade espaço-temporal. É o colapso do próprio espaço, e tempo. Nada escapa do seu campo gravitacional fortíssimo,  o espaço e o tempo param de existir. Esse assunto precisa de um espaço só pra ele, e você pode clicar aqui e acessar um outro artigo meu para se aprofundar no assunto!

Agora que já falamos sobre as estrelas, pode vir à nossa mente aquele céu noturno estrelado… lindo… mas ei, somos cientistas e curiosos. Uma pergunta leva à outra, então…

Por que o céu é escuro à noite?

Pensa comigo: Vamos imaginar que o Universo seja infinito e uniforme. Então, qualquer que fosse a direção que a gente olhasse deveríamos ver uma estrela. Certo? E como supostamente haveria um número infinito de estrelas, deveria haver uma quantidade infinita de luz chegando até os nossos olhos! Luz vinda de todas as direções num universo infinito e uniforme. Mas ora… Então o céu noturno deveria ser branco, e não preto. Certo? Por essa lógica, sim… Mas…

Aqui entra o paradoxo de Olbers. A escuridão do céu está em contradição com a ideia de um universo infinito e estático! Antes do Olbers, o astrônomo resolveu esse paradoxo teoricamente afirmando que o universo era finito e desse jeito não havia paradoxo.

Outras mentes brilhantes da nossa história defendiam que havia nuvens de poeira no espaço, que poderiam absorver a luz das estrelas. Mas essa proposta não resolvia o paradoxo. Isso porque depois de uma quantidade infinita de tempo, essas nuvens de gás seriam tão aquecidas, por absorverem tanta luz, que passariam elas mesmas a emitirem radiação de corpo negro e a brilhar intensamente. Pronto, o Universo voltaria a ser branco, inundado de luz!

O mais incrível é que a resposta definitiva ao paradoxo de Olbers foi dada pelo escritor, e astrônomo amador, Edgar Allan Poe, em 1848. Ele disse que o céu noturno é escuro porque o Universo teve um começo, não é eterno! Simples assim. 

Assim, ó: Nós não recebemos luz vinda de um passado infinito, o que faria o céu ficar branco, justamente porque o universo não tem um passado infinito! Mesmo os telescópios mais potentes buscando as estrelas mais e mais distantes, uma hora vão atingir a escuridão do próprio Big Bang.

Claro, hoje a gente sabe que o mais profundo céu que conseguimos enxergar é a Radiação Cósmica de Fundo, que são remanescentes da primeira era da evolução do Universo. 

Ah! Você também pode ler mais sobre a Radiação Cósmica de Funda, neste meu outro artigo aqui.

Percebe que incrível é a mente humana? Incrível que apenas com a lógica, sem fazer um único experimento a gente pode concluir que o universo deve ter tido um começo! Isso tudo muito antes de Einstein formular a Teoria da Relatividade Geral, hoje comprovada por experimentos, mostrando um Universo em expansão a partir de um início lá há uns 14 bilhões de anos atrás!

Por isso a escuridão do Universo é uma das evidências de que o universo não é estático, como descreve por exemplo o Modelo Padrão da Cosmologia, a Teoria do Big Bang. Mas este é só um mistério desvendado… temos muitos mais pela frente, não é mesmo?

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Marcelo Lapola

Marcelo Lapola

Professor, pesquisador e físico na Unesp - Rio Claro; Doutor em cosmologia e astrofísica pelo ITA | Ciência, arte, e divulgação científica na veia! 🔭
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