No dia 4 de julho, os Estados Unidos da América comemoram o seu 250º aniversário, marcando o aniversário da Declaração da Independência e tornando-se uma nação soberana.
Hoje, este país relativamente jovem lidera a nossa compreensão do universo. É onde muitos dos principais intervenientes na ciência espacial, como NASAo Instituto de Tecnologia da Califórnia (Caltech), o Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e a Universidade Northwestern, para citar apenas alguns.
E para comemorar os 250 anos dos EUA como nação independente, Space.com leva você a uma viagem através de alguns mal-entendidos comuns sobre o universo ao longo dos anos e os papéis que os cientistas americanos desempenharam no esclarecimento dessa confusão cósmica.
Em 1776, Sir Isaac NewtonAs leis do movimento já existiam há cerca de 89 anos, desde a publicação de Philosophiæ Naturalis Principia Mathematica (Princípios Matemáticos da Filosofia Natural) em 1687. Cinco das sistema solar os planetas foram descobertos pelos gregos antigos muito antes do nascimento dos EUA. Além disso, depois de uma longa luta e de muitas tentativas de reprimir esse conhecimento, os humanos foram informados de que o Terra orbita o Sol e não o contrário, com o último prego neste caixão de mal-entendidos colocado pelo astrónomo polaco Nicolau Copérnico em 1543 e Galileu Galilei em 1610, recebendo um golpe de martelo extra de Newton em 1687.
Galileu também nos deu a compreensão de que não só o lugar da Terra no sistema solar era único, mas também não era o único planeta a possuir luas, com as luas de Júpiter, Eu, Europa, Ganimedes e Calisto descoberto em 1610.
É evidente que, na altura em que os EUA nasceram, já estávamos a começar a compreender o universo e o nosso lugar nele, mas ainda persistiam alguns mal-entendidos importantes. Um dos maiores deles cercava a natureza do próprio sol.
O sol como um pedaço de carvão em chamas
A América foi formada durante a “era do vapor”, um período de industrialização que durou de 1770 a 1914. Esta revolução foi impulsionada pelo carvão, alimentando locomotivas, navios e fábricas, mudando a forma da indústria, do transporte e da manufatura. Nessa altura, o carvão era a fonte de combustível mais densa e poderosa conhecida pela humanidade, por isso talvez não seja de admirar que muitos dos primeiros cientistas teorizassem que o Sol era na verdade um pedaço tremendamente massivo de carvão em chamas.
Então, um dos periódicos científicos mais antigos e proeminentes do mundo, o Scientific American, com sede nos EUA, escreveu um artigo de 1863 isso deu início à resistência contra o sol como um pedaço de carvão em chamas.
“Se o Sol fosse composto de carvão, duraria, no ritmo atual, apenas 5.000 anos. O solcom toda probabilidade, não é um corpo em chamas, mas sim um corpo incandescente. Sua luz é mais a de um metal fundido incandescente do que a de uma fornalha em chamas. Mas é impossível que o Sol libere calor constantemente, sem perder calor ou receber novo combustível”, afirmou o artigo da Scientific American. “Supondo que o calor do Sol tenha sido mantido pela queda de corpos meteóricos nele, é possível, a partir da massa do sistema solar, determinar aproximadamente o período durante o qual o Sol brilhou. Os limites situam-se entre 100 milhões e 400 milhões de anos.”
Embora esta estimativa ainda estivesse a quilômetros de distância, agora entendemos que o Sol tem cerca de 4,6 bilhões de anos; este desenvolvimento ocorreu num momento de uma revolução geológica que revelava evidências de que o nosso planeta era muito mais antigo do que as estimativas teológicas de apenas alguns milhares de anos.
Cerca de 57 anos depois, em 1920, o cientista britânico Arthur Eddington sugeriu pela primeira vez que estrelas como o Sol são, na verdade, alimentadas pela fusão nuclear de hidrogênio em hélio. A ideia foi publicada por Eddington em seu livro de 1926, “A Constituição Interna das Estrelas”. Doze anos depois, o físico nuclear Hans Bethe formulou a primeira explicação deste processo de fusão nuclear, detalhando a reação em cadeia próton-próton e o ciclo Carbono-Nitrogênio-Oxigênio (CNO).
A ideia do Sol como um pedaço de carvão em chamas finalmente se extinguiu 162 anos após a formação dos EUA, numa reacção em cadeia desencadeada por uma publicação americana.
Éter ou…?
Durante a infância dos EUA, em 1800, os cientistas compreenderam que a luz é uma onda. Aplicando isto ao que sabiam sobre outras ondas, era lógico presumir que a luz também precisava de um meio através do qual pudesse propagar-se. Este meio teria que ser onipresente e possuir algumas propriedades únicas para permitir que a luz se propagasse através dele na velocidade da luz.
Assim, foi proposto que o espaço fosse preenchido com um meio denominado éter luminífero, com luminífero que significa “portador de luz”. O fato de que este teria que ser um material invisível e infinito que não interage com objetos físicos tornou a existência do éter luminífero altamente controversa.
Sabemos agora que este meio não existe, e isso graças a dois físicos americanos, Albert A. Michelson e Edward W. Morley, que em 1887 apresentaram o resultado nulo mais importante na história da ciência: refutar a existência do éter luminífero.
Se o éter luminífero existisse, então os cientistas raciocinaram que, como a Terra orbita o Sol a cerca de 66.000 milhas por hora (106.216 quilómetros por hora), o nosso planeta deveria estar a mover-se através do éter, que tinha sido considerado estacionário. Isso significava que a Terra deve estar se movendo em relação ao éter estacionário. E se o éter é o meio através do qual as ondas de luz ondulam, isso deveria significar que a velocidade da luz difere ligeiramente na direção que a Terra está viajando.
Conduzido em Cleveland, Ohio, o experimento Michelson-Morley usou um kit chamado interferômetro Michelson-Morley para testar diferenças na velocidade de uma onda de luz viajando perpendicularmente à Terra e outra viajando paralelamente à Terra. Michelson e Morley esperavam observar um padrão de interferência causado pelos diferentes tempos de viagem das ondas de luz.
Isso é o que acontece quando a luz do mesmo comprimento de onda chega a um detector em momentos ligeiramente diferentes, o que significa que os picos e as depressões das ondas não se alinham mais perfeitamente. Porém, para surpresa dos físicos americanos, nenhuma interferência foi detectada. Isto não significou nenhuma diferença na velocidade de viagem da luz, essencialmente refutando a existência do éter.
A negação do éter luminífero foi de vital importância, pois abriu a porta para Albert Einsteinteoria da relatividade especial de 1905 e relatividade geral em 1915, o último dos quais revisou nossa compreensão da gravidade e levou ao nosso conhecimento de buracos negros e ondas gravitacionais muito antes da observação experimental de tais objetos.
Outras galáxias!
Embora os cientistas tenham percebido que a Terra não está no centro do sistema solar antes do nascimento dos EUA, havia outro equívoco flagrante. Acreditava-se que o Via Lácteaproposta pela primeira vez na teoria do “Universo Insular” de Immanuel Kant em 1755, ainda ocupava uma posição única no universo – sendo a existência de outras galáxias um tema muito debatido. Pensava-se também que o próprio sistema solar estava no centro da Via Láctea.
Em 1785, o astrónomo William Herschel começou a mapear a nossa galáxia, determinando corretamente a forma de disco da Via Láctea, mas colocando incorretamente o sistema solar no seu centro. Este quadro mudou em 1918, quando o astrônomo americano Harlow Shapley determinou que densos grupos de estrelas chamados aglomerados globulares estão centrados em um núcleo distante na direção da constelação de Sagitário. Isso colocou o sistema solar fora do centro da galáxia. Hoje expandimos isto, movendo o nosso sistema planetário para 27.000 anos-luz de distância do Centro Galáctico e para um dos braços espirais da nossa galáxia.
Foi cinco anos depois, em 1923, que a singularidade da Via Láctea foi destruída. Usando o telescópio Hooker de 100 polegadas (2,5 metros) no Observatório do Monte Wilsonastrônomo americano Edwin Hubble fotografou a nebulosa de Andrômeda (Messier 31) e determinou que ela estava a pelo menos um milhão de anos-luz de distância. Embora saibamos agora que esta distância está mais próxima de 2,5 milhões de anos-luz, ainda foi suficiente para colocar M31 fora dos limites da Via Láctea.
O fato de a nebulosa de Andrômeda ser na verdade a Galáxia de Andrômedauma galáxia distante e separada da nossa, foi anunciada ao público através do The New York Times em novembro de 1924. Não estávamos mais sozinhos galacticamente – mas o Hubble ainda não havia terminado.
O universo não é estático
Outra suposição nesta época era que o universo era estático, algo apoiado por Einstein em 1917. No entanto, em 1929, Hubble descobriu que a luz de galáxias distantes estava sendo desviada para o vermelho. Por outras palavras, os comprimentos de onda da luz que emana destas fontes foram sendo esticados à medida que esses comprimentos de onda viajavam na nossa direção. Isto indicou que estas galáxias estão se afastando de nós. Convencido disso, Einstein abandonou seu modelo de universo estático.
No entanto, os cientistas americanos ainda não terminaram de revisar toda a nossa imagem do cosmos. Em 1998, investigadores norte-americanos como Saul Perlmutter, Adam Riess e Robert Kirshner faziam parte de duas equipas internacionais de investigadores que descobriram que não só o Universo está a expandir-se, como esta expansão está, na verdade, a acelerar.
Energia escura foi apresentado como a força misteriosa que impulsiona esta expansão acelerada. Permanece até hoje um dos mistérios mais prementes do cosmos.
Possivelmente, quando os EUA celebrarem o seu 300º aniversário, o mistério da matéria escura terá sido resolvido juntamente com outros enigmas cósmicos, como a natureza da matéria escura. Se for este o caso, é altamente provável que projectos dos EUA como o Telescópio Espacial Hubbleo Telescópio Espacial James Webbe o próximo Telescópio Espacial Romano Nancy Grace colocará os inovadores e cientistas americanos na vanguarda destes desenvolvimentos, tal como fizeram os seus antecessores nos últimos 250 anos.
