O universo, da maneira como o conhecemos, possui uma hierarquia de estruturas que vão desde substâncias quânticas até além do universo observável. A viagem é longa e as escalas gigantescas e, de nossa parte, vale o presente de integrar o todo. Nessa postagem, vamos entender um pouco mais sobre a escala universal e compreender (até onde é possível para nosso pequeno cérebro humano) o lugar que ocupamos em meio a isso tudo. Para começar, bem-vindo à Terra!
Terra
A Terra é o terceiro planeta mais próximo do Sol, depois de Vênus e Mercúrio. É também o mais denso, com maior gravidade de superfície, com a rotação mais rápida e com o campo magnético mais forte. É o maior dos quatro planetas telúricos (Mercúrio, Vênus, Terra e Marte) do Sistema Solar - os planetas sólidos, mais próximos do Sol*, que integram o Sistema Solar interior e que possuem maior densidade que os planetas gasosos (Júpiter, Saturno, Urano e Netuno). A composição interna dos planetas telúricos é, basicamente, feita de rochas, ferro e outros materiais pesados.
* Durante a formação do Sistema Solar, os materiais mais densos se concentraram mais próximos do Sol, enquanto os mais leves foram reunidos mais longe do Sol.
A Terra é composta, sobretudo, por ferro (32,1%), oxigênio (30,1%), silício (15,1%), magnésio (13,9%), enxofre (2,9%), níquel (1,8%), cálcio (1,5%), e alumínio (1,4%). O interior da Terra permanece ativo, com um manto espesso, um núcleo externo líquido, que gera um campo magnético, e um núcleo interno sólido que, devido à segregação da massa, crê-se que seja composto, sobretudo, por ferro (88,8%). Cerca de 71% da superfície da Terra está coberta por oceanos de água salgada.
O planeta formou-se há 4,56 bilhões de anos e a vida surgiu em sua superfície um bilhão de anos depois. A partir disso, mudanças ocorreram tanto na biosfera quanto na atmosfera terrestre que, unidas a outros fatores, possibilitaram a proliferação de organismos e a formação de uma camada de ozônio, que bloqueia a radiação solar e permite que a vida prevaleça. Estima-se que a Terra ainda possa suportar a vida por cerca de, pelo menos, outros 500 milhões de anos.
Sistema Solar
O Sistema Solar compreende o conjunto constituído pelo Sol (99,85% da massa total) e todos os corpos celestes que estão sob seu domínio gravitacional. Sua origem, de acordo com a teoria mais aceita atualmente, ocorreu a partir de uma nuvem molecular que entrou em colapso devido à alguma perturbação gravitacional e formou a estrela central (uma estrela relativamente pequena e comum na Via Láctea), enquanto seus remanescentes geraram os demais corpos. O elevado número desses corpos que orbitavam o Sol iniciou um processo de sucessivas colisões, fragmentando-os novamente em poeira ou proporcionando o aumento de suas massas. Alguns possuíam dimensões substancialmente maiores que os demais e sua influência gravitacional atraía outros objetos e mais colisões, que originaram os oito planetas (componentes mais massivos do sistema, depois do Sol). Existem ainda cinco corpos que, de acordo com os padrões da União Astronômica Internacional, se enquadram na categoria de planetas anões. Além deles, existem milhares de corpos menores, como asteroides e cometas, espalhados por toda a extensão do Sistema Solar, além da poeira interplanetária e da matéria proveniente do Sol que permeia o espaço entre os corpos.
Diversas teorias foram levantadas a respeito de onde seria o limite de nosso Sistema Solar. Por hora, a melhor forma de delimitá-lo é estipular onde cessa a influência do vento solar (uma corrente de partículas, que deixam o Sol em todas as direções, com velocidades superiores a 1,5 milhão de quilômetros por hora), que forma uma área chamada heliosfera (região do espaço dominada pelo plasma e pelo campo magnético do Sol), na qual está contida a maior parte dos componentes do sistema. No entanto, essa esfera de influência gravitacional do Sol se estende para muito além da heliosfera, abrangendo a região habitada pelos corpos da Nuvem de Oort. Como muitas coisas nos estudos do Universo, essa questão ainda é mantida em aberto, por ainda não terem sido encontradas informações suficientes para a elaboração de uma teoria mais condizente com os dados reais.
Bolha Local
O sistema solar e sua vizinhança se localizam na Bolha Local, situada nas proximidades da borda interna do Braço de Órion, que está a meia distância entre o centro e a borda da Via Láctea em uma estrutura menor entre dois dos quatro braços principais da galáxia, Perseu e Sagitário.
O sistema estelar mais próximo do Sol, Alpha Centauri, situa-se a 4,35 anos-luz, ou 40 trilhões de km, de nós. A Estrela de Barnard, uma estrela anã vermelha de pouca massa, se encontra a uma distância de quase 6 anos-luz. Dentro de 20 anos-luz do Sol, há 79 sistemas estelares contendo 106 estrelas. O total inclui estrelas binárias - duas estrelas dentro do mesmo sistema. Uma dessas estrelas binárias é Sirius (A/B), a estrela mais brilhante do céu, com quase o dobro do tamanho do Sol (A). A maioria das demais é constituída por estrelas vermelhas, pequenas e fracas.
Nos últimos dez anos, cerca de 100 novos planetas foram encontrados na órbita de estrelas a 50 ou mais anos-luz do Sol. A maioria dos planetas dessas estrelas são gigantescas bolas de gases, com massas equivalentes ou superiores à de Júpiter.
Via Láctea
A Bolha Local representa uma parte diminuta da nossa galáxia, que conta com 200 bilhões de estrelas, enormes nuvens de gás e poeira e uma idade estimada de mais de treze bilhões de anos. A Via Láctea é espiral, complexa, dinâmica e mede mais de 100 mil anos-luz de diâmetro, tendo um buraco negro supermassivo em seu núcleo central, Sagitário A*. Se a Terra fosse do tamanho de uma bactéria, a Via Láctea seria do diâmetro da Terra. Além disso, ela é formada por quatro estruturas (ou braços) principais, o Braço de Perseu, Scutum-Centaurus, Cygnus e Sagitário.
Em sua
região central, há um núcleo de estrelas antigas onde se encontra o buraco
negro supermassivo. Cerca de 80% delas se formaram nos primeiros anos de nossa
galáxia, entre oito e 13,5 bilhões de anos atrás. Ao redor dessa região, está o
disco galáctico no qual se encontram estrelas jovens, nebulosas e regiões de
formação estelar, organizadas de forma a criar os quatro braços espirais
principais. Por fim, ao redor destas estruturas está o halo galáctico, com
aglomerados globulares de estrelas antigas. Circundando a Via Láctea, ainda há galáxias
de menor porte chamadas de galáxias satélite. A Grande Nuvem de Magalhães e a
Pequena Nuvem de Magalhães são as maiores dentre elas. No total, quase três
quartos da massa da galáxia são formados de hidrogênio e um quarto de hélio,
enquanto uma pequena fração (cerca de 2%) é formada por "metais".
A galáxia conta com uma estrela como o Sol em cada cinco, sendo ele um tipo estelar bastante comum, e uma em cada seis dessas estrelas possui pelo menos um planeta do tamanho da Terra. Extrapolando os dados para toda a galáxia, seriam mais de dezessete bilhões de planetas similares ao nosso.
Grupo Local
O Grupo Local é o aglomerado esparso composto por mais de 54 galáxias, sendo a maioria delas anãs, com o centro gravitacional localizado entre a Via Láctea e a Galáxia de Andrômeda, seus maiores componentes. Estas duas galáxias espirais contam, cada uma, com um sistema de galáxias satélites. A interação gravitacional entre essas duas gigantes do Grupo Local as colocou em rota de colisão, o que deve acontecer em pelo menos quatro bilhões de anos, com sequência da colisão com a terceira maior galáxia, a Galáxia do Triângulo, que conta com apenas uma outra galáxia satélite e tem um tamanho bastante inferior ao de suas irmãs maiores.
(O antigo) Superaglomerado de Virgem e (o novo) Laniakea
O superaglomerado de Virgem, chamado também de superaglomerado local, contém nosso Grupo Local, um diâmetro de 200 milhões de anos-luz e cerca de 100 grupos e aglomerados de galáxias. Ele é dominado pelo Aglomerado de Virgem, que está localizado próximo ao centro, é seu principal integrante e hospeda o Grupo Local em sua borda, atraindo-o. Dentro do Superaglomerado Local, existe uma anomalia gravitacional conhecida como Grande Atrator. Essa anomalia revela a existência de uma concentração localizada de massa equivalente a dezenas de milhares de massas da Via Láctea. Esse local de gravidade intensa para onde todas as galáxias do superaglomerado estão confluindo pode ser compreendido vendo as galáxias não só como pontos, mas também como fios que mostram o caminho que cada uma percorre conforme é atraída pelas outras. O resultado disso é um emaranhado de fios que converge em um miolo mais denso. O Grande Atrator não é, então, uma coisa, propriamente, mas o resultado da dança gravitacional das galáxias. O local para onde elas convergem. Um exemplo disso seriam as bacias hidrográficas da Terra. Todos os rios de uma determinada região fluem de um local mais alto para um mais baixo, onde se fundem a rios sucessivamente maiores, até formar um único grande rio. As galáxias do Superaglomerado fluem como rios na paisagem gravitacional. Todas deságuam no Grande Atrator.
Em 2014, nossa visão sobre o Superaglomerado Local foi alterada quando um grupo de astrônomos divulgou o resultado de um estudo que indicava que, na realidade, ele era apenas uma pequena parte de um verdadeiro superaglomerado local de dimensões muito maiores, a que se deu o nome de Laniakea, que significa “céu imensurável” em havaiano, cujo diâmetro ultrapassa os 500 milhões de anos-luz. De repente, a percepção que tínhamos sobre nosso superaglomerado foi grandemente abalada, e ele foi compreendido como um apêndice do novo, que o engloba. Na imagem acima, vemos Laniakea e Perseu-Peixes, dois superaglomerados vizinhos. Seus limites são representados pelos pontos onde os fluxos gravitacionais divergem entre eles. Em outras palavras, onde os fluxos têm vetor de atração diferentes (o de Laniakea sendo o Grande Atrator). Todas as galáxias que se movem em uma dada direção, atraídas pelo mesmo poço gravitacional, pertencem a Laniakea. As que estão indo em outro sentido pertencem ao superaglomerado vizinho, de Perseu-Peixes. A Via Láctea está na divisa entre eles.
Universo observável
Não é lindo? É uma concepção de escala logarítmica de todo o universo observável conhecido, com o nosso sistema solar no centro.
A ilustração mostra o Sistema Solar (com suas partes internas e externas), seguido do Cinturão de Kuiper, da Nuvem de Oort, de Alpha Centauri, do Braço de Perseus, da Via Láctea, da Galáxia de Andrômeda, das galáxias próximas, da teia cósmica, da radiação cósmica de microondas e do plasma invisível do Big Bang em seus limites. Como a imagem sugere, o universo observável é uma região esférica do Universo que compreende toda a matéria que pode ser observada da Terra ou de seus telescópios espaciais e sondas exploratórias porque a radiação eletromagnética desses objetos teve tempo de chegar ao Sistema Solar e à Terra desde o início da expansão cosmológica. Cada local no universo tem seu próprio universo observável, que pode ou não se sobrepor ao da Terra. A palavra "observável" não se refere à capacidade da tecnologia de detectar luz ou outras informações de um objeto, mas ao limite físico criado pela própria velocidade da luz. Nenhum sinal pode viajar mais rápido do que a luz, portanto, há uma distância máxima (chamada de horizonte de partículas) além da qual nada pode ser detectado, pois os sinais ainda não poderiam ter nos alcançado.
Assim como fazemos parte do superaglomerado Laniakea, estamos cercados por outras gigantes estruturas como o superaglomerado de Vela e o de Shapley, formando o que é conhecido como estrutura em larga escala do Universo. O resultado é algo como a ilustração acima: uma rede de paredões de galáxias, entremeada por vários vazios. Esses grandes paredões também são conhecidos como filamentos galáticos ou complexos de superaglomerados e consistem em uma vasta teia cósmica, por meio da qual galáxias e materiais usados na formação das estrelas, como o hidrogênio, são canalizados para os nós do aglomerado. Os pontos brancos são galáxias ativas formadoras de estrelas, sendo alimentadas pelos filamentos.
Essa teia intergalática gasosa conecta as milhares de galáxias. Feita de longos filamentos de hidrogênio que sobraram do Big Bang, acredita-se que ela contenha a maioria (mais de 60%) do gás no universo e alimente diretamente todas as regiões produtoras de estrelas.
O termo "teia" foi cunhado pelo astrofísico Richard Bond, em 1996, para descrever uma estrutura de aglomerados entrelaçados e filamentos formados de forma natural, principalmente por matéria escura misturada com gás, assemelhando-se à estrutura de uma espuma ou bucha. Nesse espaço, que consiste no bloco de construção do cosmos, as galáxias são formadas. Sua distribuição, no entanto, não é uniforme em todos os lugares. Isso acontece devido ao movimento desconhecido da matéria escura nessas regiões e às forças gravitacionais que movimentam os objetos.
A teia cósmica, essa megaestrutura, é prova de que tudo no Universo está conectado, se alimentando, repelindo, atraindo e modificando. Devido a posição que as diferentes galáxias têm nela, acredita-se que pode haver diferentes níveis de concentração de metais dependendo da proximidade ou distância de uma galáxia com o centro ou "nó" mais denso dos filamentos. Isso é provavelmente devido à matéria escura, mas não se sabe exatamente ainda qual é essa relação.
Com esses gigantes universais, encerramos nossa longa viagem da Terra até os confins da compreensão humana do Universo.
Até a próxima!
