1 de janeiro de 1925: o dia em que descobrimos o universo

Nebulosa de Andrômeda, fotografada no Observatório Yerkes por volta de 1900. Para nós, esta é uma galáxia óbvia. Então foi descrita como uma "massa de gás luminoso" de origem desconhecida.

E o que há de especial nessa data? O Ano Novo é apenas uma inversão ocasional do calendário, mas também pode servir como um momento de elevação, atualização e revisão de idéias. Isso aconteceu com uma das datas mais incomuns da história da ciência, em 1º de janeiro de 1925. Podemos dizer que nada de notável aconteceu então, apenas um relatório comum em uma conferência científica. Ou pode ser comemorado como o aniversário da cosmologia moderna, o momento em que a humanidade descobriu o Universo como ele é.

Antes disso, os astrônomos tinham uma visão míope e limitada da realidade. Como muitas vezes acontece mesmo com as mentes mais engenhosas, eles viram, mas não entenderam, o que estavam olhando. Mas o fato principal estava diante de seus olhos. Havia nebulosas espirais interessantes espalhadas por todo o céu, redemoinhos de luz parecendo topos. A mais famosa delas, a nebulosa de Andrômeda, era tão brilhante que podia ser vista facilmente à noite. Mas o significado desses objetos onipresentes permaneceu um mistério.

Alguns acreditavam que as nebulosas em espiral eram sistemas estelares enormes e distantes, "universos insulares", comparáveis ​​à nossa galáxia da Via Láctea. Muitos outros estavam convencidos de que eram apenas pequenas nuvens espaçadas de gás. Do ponto de vista deles, outras galáxias, se existissem, não eram visíveis e estavam distantes nas profundezas do espaço. Ou talvez não houvesse outras galáxias, mas havia apenas uma Via Láctea - um sistema que determinava o Universo. As disputas entre os dois lados foram tão acaloradas que levaram à famosa Grande Disputa de 1920, que terminou em um empate insatisfatório.

A idéia correta de nosso lugar no Universo apareceu apenas alguns anos depois, no trabalho de um dos astrônomos mais famosos: Edwin Powell Hubble. Desde 1919, o Hubble se tornou um dos observadores mais pacientes e escrupulosos do Observatório Mount Wilson, na Califórnia. E o próprio observatório se tornou a principal vanguarda da pesquisa astronômica, a casa do recém-criado telescópio Hooker de 100 polegadas - então era o maior telescópio do mundo. Foi a combinação perfeita do observador certo, no lugar certo, na hora certa.

O Hubble foi muito ajudado por um estudo anterior de Vesto Melvin Sliferdo Observatório Lowell, um dos heróis desconhecidos da cosmologia moderna. Slipher descobriu que muitas das nebulosas em espiral se movem a velocidades tremendas, mais rápidas do que qualquer uma das estrelas conhecidas, e que se movem principalmente de nós. Para Slifer, essa descoberta foi uma prova convincente da independência desses sistemas, desenhada por mecanismos desconhecidos que operam fora da Via Láctea. Mas Slifer não possuía os recursos necessários para provar sua interpretação. Ele precisava de um telescópio gigante, como o Hubble havia montado no monte Wilson. É aqui que a nossa história muda para a melhor velocidade.


Edwin Hubble dirigindo um telescópio de 100 polegadas no Monte Wilson, por volta de 1922

O Hubble sempre teve cuidado com teorias e interpretações. Ele concentrou sua atenção científica nas nebulosas espirais, sem enfatizar a necessidade de provar a teoria dos "universos insulares". Ele preferiu esperar até que ele pudesse apresentar uma confirmação ou refutação inequívoca dessa teoria - dependendo do que as evidências indicam.

Em 1922, outra peça importante do quebra-cabeça apareceu. Naquele ano, o astrônomo sueco Knut Emil Lundmark viu o que considerava estrelas separadas nos braços da nebulosa espiral M33. Pouco depois, John Duncan, do Observatório Mount Wilson, avistou pontos de luz esmaecendo e queimando na mesma nebulosa. Poderia ser estrelas variáveis, semelhantes às que existem na Via Láctea, mas muito mais escuras devido à grande distância delas?

Sentindo que a resposta estava próxima, Hubble redobrou seus esforços. Ele passou noites em sua cadeira de madeira favorita, controlando um telescópio Hooker montado em aço para eliminar os efeitos da rotação da Terra. A tentativa foi bem-sucedida na forma de imagens detalhadas da velocidade do obturador da nebulosa de Andrômeda. A luz manchada da nebulosa começou a se transformar em muitos pontos brilhantes que não pareciam gás, mas como um enxame gigante de estrelas.

A prova final apareceu em outubro de 1923, quando Hubble notou um lampejo característico de uma estrela variável separada da classe Cefeida em um dos braços de Andrômeda. O brilho aparente de uma estrela assim varia de forma previsível e periódica, e seu próprio brilho depende do período de oscilações. Apenas medindo o ciclo de cintilação em estrela de 31 dias, o Hubble poderia calcular a distância até ele. De acordo com seus cálculos, foram 930.000 anos-luz - menos da metade da estimativa de hoje, mas, por enquanto, ainda é um número chocante. Esta distância localizou Andrômeda, uma das nebulosas espirais mais brilhantes e possivelmente mais próximas, muito além da Via Láctea.

Em princípio, foi então que o Grande Debate foi resolvido. Nebulosas em espiral eram outras galáxias, e nossa Via Láctea era apenas um dos postos avançados de um universo incrivelmente vasto. Mas a história não terminou aí.

Com sua habitual cautela, Hubble começou a procurar mais evidências. Em fevereiro seguinte, ele descobriu, talvez, outra cefeida em Andrômeda, várias cefeidas em M33 e, possivelmente, em outras três nebulosas. E, quando não havia dúvida, ele escreveu sobre essa notícia para seu rival de longa data, Harlow Shapley, um dos principais defensores da idéia de nebulosas espirais pequenas e próximas, para provocá-lo. "Você ficará interessado em saber que encontrei Cefeida na nebulosa de Andrômeda", começou a carta.

Shapley não precisou ler mais para entender a importância das palavras de Hubble. "Esta carta destruiu meu universo", disse Cecilia Payne-Gaposchkin, Shapley Cecilia, irritada, dizendo a Cecilia Payne-Gaposchkin, uma candidata médica em Harvard, que estava no laboratório na época em que a mensagem chegou do Hubble. Payne-Gaposhkina foi outra figura-chave da astrofísica moderna. Por uma coincidência surpreendente, seu trabalho pioneiro no espectro estelar foi concluído em 1º de janeiro de 1925!

Apesar da aparente alegria e alegria pelas descobertas de Andrômeda, Hubble ainda hesitou com a publicação dos resultados. Por toda a sua confiança ostensiva, ele estava terrivelmente preocupado com o anúncio alto e prematuro da descoberta. A cada vez, indo da reunião para um jantar formal às 17 horas ao mosteiro, o alojamento do Monte Wilson, Hubble se encontrava com seus colegas astrônomos. Nem todos eles aceitaram a existência de outras galáxias. Como um cientista vaidoso que monitorava cuidadosamente sua reputação, Hubble tinha medo de parecer um tolo.

Adrian van Maanen, um astrônomo holandês alegre e bonito do Monte Wilson, argumentou energicamente o contrário. Ele estava convencido de que observou a rotação de algumas das nebulosas em espiral, o que só era possível se elas fossem pequenas o suficiente e estivessem localizadas próximas o suficiente. Hubble estava preocupado com a presença de um cientista duvidoso em suas fileiras, e continuou até ganhar confiança absoluta nos resultados. Van Maanen não entendeu onde ele estava errado e se recusou a admitir o erro. Hubble finalmente revisou as placas fotográficas de seu colega e anunciou que "as rotações encontradas anteriormente eram o resultado de erros sistemáticos latentes e não indicavam o movimento de nebulosas, reais ou aparentes". Do ponto de vista acadêmico, essa foi uma repreensão muito aguda.


A única estrela variável vista por Hubble na nebulosa de Andrômeda mudou toda a nossa compreensão do tamanho do espaço. À esquerda está a imagem que ajudou a descoberta. À direita está a curva de brilho da estrela.

Informações sobre a descoberta do Hubble inevitavelmente vazaram para a imprensa. Como resultado, o primeiro anúncio público de um avanço astronômico foi uma pequena nota, realizada no The New York Times em 23 de novembro de 1924. A descoberta mais importante nos últimos três séculos, relacionada ao espaço, saiu como uma notícia de todo um grupo!

E, no entanto, o Hubble evitou a publicação formal. O proeminente astrônomo Henry Norris Russell o convenceu a apresentar suas descobertas em uma reunião na capital da Associação Americana de Realizações Científicas, que ofereceu um prêmio de US $ 1.000 para o melhor trabalho. Quando o Hubble nunca ofereceu seu emprego, Russell resmungou: “Bem, ele é um burro. Um fácil mil dólares entra em suas mãos e ele se recusa a aceitá-lo. E então Russell abriu a correspondência e descobriu que o trabalho do Hubble havia acabado de chegar.

E só agora estamos nos aproximando de um anúncio público impressionante. Em 1º de janeiro de 1925, Hubble foi isolado no Monte Wilson, e Russell leu seu trabalho revolucionário sobre a existência de outras galáxias na frente de uma multidão entusiasmada. O Hubble ganhou parte do prêmio de melhor trabalho. Ela completou o grande debate e muito mais. Ela aumentou drasticamente o tamanho do famoso universo em 100.000 vezes. Ela preparou o terreno para a abertura de um universo em expansão e, como conseqüência, o Big Bang original (que já foi sugerido pelas velocidades registradas por Slifer). Se é possível marcar qualquer data como o aniversário da cosmologia moderna, então é ela.

Curiosamente, foi Shapley, e não Hubble, quem sugeriu que os astrônomos adaptassem sua nomenclatura a uma nova realidade e chamassem os sistemas estelares externos de "galáxias". Hubble ainda usava visões conservadoras do mundo, que ele refutou. Naturalmente, ele também preferia discordar de quaisquer idéias apresentadas por seu rival, Shapley. Portanto, Edwin Hubble, um homem que provou que a Via Láctea é apenas uma das inúmeras galáxias, não parou de chamar esses objetos de "nebulosas extra-galácticas".

Observando as flutuações cíclicas no brilho das Cefeidas em Andrômeda, Hubble expandiu as possibilidades da mente humana de outra maneira. Ele nos aliviou da preocupação de que as estrelas que estão extremamente distantes de nós possam se comportar de maneira diferente daquelas em nosso bairro. Agora que os cientistas podiam pesquisar estrelas em outras galáxias, podiam determinar a constância do universo no espaço e no tempo.

De acordo com estimativas modernas, a galáxia de Andrômeda está a 2,5 milhões de anos-luz de nós, ou seja, a luz que vemos começou em 2,5 milhões de anos atrás. Acontece que vemos as estrelas desta galáxia não apenas distantes por 2,5 milhões de anos-luz, mas também vivendo em 2,5 milhões de anos no passado. No entanto, eles se parecem com as estrelas mais próximas de nós. E quando Edwin Hubble e outros astrônomos olharam ainda mais longe, acrescentaram cada vez mais evidências de uniformidade espacial e temporal. No espaço e em todos os tempos, os átomos parecem emitir a mesma luz, e estrelas variáveis ​​obedecem às mesmas leis físicas.

Essa constância da natureza convenceu a busca de um conjunto de regras operando em todo o cosmos. Ou, como diria Albert Einstein, mostrou que Deus não muda as regras do cosmos. Foi um presente de aniversário muito bom para a mente humana.

Source: https://habr.com/ru/post/pt401019/