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Dez 15

Tamanho do Universo

Já no passado escrevemos vários posts relacionados com isto.
– somos Pequenos e Insignificantes no Universo.
– a Escala dos objectos é fantástica, comparada connosco.
– teoricamente, o Universo é infinito.

Universe_Expansion_Timeline_(fr)

Desde sempre que se tentou medir o tamanho do universo.
Isto é o que se sabe actualmente:

O Universo tem uma idade de 13,7 mil milhões de anos. (bilhões, no Brasil e EUA)
Assim, a luz de um lado e do outro (supondo que olhamos para a “direita” e “esquerda” no mesmo plano) demora cerca de 13,7 mil milhões de anos a chegar até nós.
Isso quer dizer que o diâmetro do Universo deveria ser 13,7 + 13,7 = 27,4 mil milhões de anos-luz.
(1 ano-luz = cerca de 9,5 triliões de kms)

Mas na verdade, o Universo está-se a expandir a velocidades assustadoramente crescentes (a velocidade de expansão é superior à velocidade da luz).
Isso quer dizer que, imaginemos, um fotão que saiu de um ponto A há 13,7 mil milhões de anos atrás chegou agora até nós. Mas esse ponto A já não está no mesmo sítio. Devido à expansão do Universo, fazendo algumas contas matemáticas (e com base em observações da Radiação Cósmica de Fundo, que surgiu 300 mil anos após o Big Bang), percebe-se que esse ponto A está agora a 78 mil milhões de anos-luz de distância.
Daí que, apesar do Universo ter uma idade de 13,7 mil milhões de anos, pensa-se que o seu diâmetro é agora de 78 + 78 = 156 mil milhões de anos-luz.

expanding-small

Mas um dos problemas com esta visão é que a velocidade de expansão nunca foi constante. Aliás, costuma-se dizer que “o que mais inconstante existe no universo, é a constante de Hubble”.
Até há 8 mil milhões de anos atrás, o Universo estava-se a expandir, mas a velocidades decrescentes; a expansão estava em “travagem”. Agora, está-se a expandir a velocidades crescentes.
Ou seja, tem que se ter em atenção as várias velocidades de expansão.

conseq-expandingview

Por outro lado, Universo é diferente de Universo Observável.
Tendo o Universo 156 mil milhões de anos-luz, não conseguimos observar tudo.
Nós conseguimos ver até 46,5 mil milhões de anos-luz de cada lado. Perfazendo assim, um Universo Observável de 93 mil milhões de anos-luz.
(Porque não 13,7 mil milhões de cada lado? Porque quando o fotão saiu de lá, o Universo era mais pequeno, e também tem que se considerar que não houve fotões durante algum tempo…)
Ou seja, há imenso Universo para lá daquilo que conseguimos observar…

conseq-comic

Por fim, este é o conteúdo de todo este Universo:

Cosmological_composition

A maior parte é energia negra, que não sabemos o que é.
E aquilo que conhecemos, e que tentamos estudar, é somente 4% do Universo.

Acerca do autor(a)

Carlos Oliveira

Carlos F. Oliveira é astrónomo e educador científico.
Licenciatura em Gestão de Empresas.
Licenciatura em Astronomia, Ficção Científica e Comunicação Científica.
Doutoramento em Educação Científica com especialização em Astrobiologia, na Universidade do Texas.
Criou e leccionou durante vários anos um inovador curso de Astrobiologia na Universidade do Texas.
É actualmente Research Affiliate-Fellow em Astrobiology Education na Universidade do Texas em Austin, EUA.
Trabalhou no Maryland Science Center, EUA, e no Astronomy Outreach Project, UK, recebeu dois prémios da ESA, e realizou várias palestras e entrevistas nos media.

24 comentários

12 pings

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  1. José Vaz

    Olá, fiquei com uma dúvida em relação a este paragrafo:

    "Mas na verdade, o Universo está-se a expandir a velocidades assustadoramente crescentes (a velocidade de expansão é superior à velocidade da luz)"

    Mais propriamente na parte "[…] superior à velocidade da luz"

    Sobre a velocidade da luz, tinha a ideia (relatividade restrita ?) que, para um dado meio, nada se pode mover mais rápido que a velocidade da luz. Mais, partículas com massa necessitariam de uma energia infinita para atingir a velocidade da luz.

    Percebo que as leis da física (R.R.) "dentro do universo" não se apliquem "fora do universo", e daí ser de facto possível o universo estar a expandir-se a velocidades superiores à da luz. É isto que se passa ? Podiam elaborar p.f. ?

    Obrigado.

  2. Carlos Oliveira

    Yep.

    É precisamente isso.

    As regras que se aplicam ao que está dentro do Universo, não são de todo aplicáveis ao fabrico do Universo.

    Ou seja, neste caso, tudo o que está "dentro do Universo", não se pode mover a velocidades superiores a C. Mas o que está "fora do Universo", o Universo em si, move-se a velocidades superiores a C.

    As galáxias mais distantes fogem de nós a velocidades superiores a C, não porque são elas que se movem, mas sim porque o Universo como um todo (o seu fabrico do espaço-tempo) está a expandir-se a velocidades superiores a C.

    Sim, eu admito, é tudo muito estranho… :(…mas espectacular! 😀

  3. Nuno Coimbra

    Só uma nota, se me é permitido. Quando o Carlos fala em "fabrico" penso que esteja a referir-se ao normalmente designado "tecido" do espaço-tempo. (the fabric => o tecido). Penso que assim é mais clara a explicação dele.

    Já agora, Carlos, estamos a falar à luz do modelo cosmológico padrão, certo?

  4. Carlos Oliveira

    Sim, tens razão.

    Fabrico = Tecido 🙂

    Sim, modelo-padrão.

    Vem tudo a partir da frase em cima: "Isto é o que se sabe actualmente"

  5. Ricardo

    Parece quase impossível que o nosso pequeno planeta, que para nós já é imenso, seja uma gota na imensidão do Universo.

    Todos queremos saber mais e mais, mas caminhamos a pequeníssimos passos na descoberta do que nos rodeia.

    Uma pergunta que sempre fiz para mim mesmo: "E o que está à volta ou para além do Universo, é o quê?"

  6. Carlos Oliveira

    Se a definição do Universo é "tudo o que existe", então nada existe para além do Universo 😉

    Claro que há ideias e teorias, como as do Multiverso, mas nada baseado em observações.

    Além de que essas ideias só levantam novos problemas, como por exemplo os limites do universo e o que há entre universos… 😉

    Ou seja, são realmente perguntas que se põem, mas que não têm, para já, resposta certa. 🙂

  7. Vinicius

    cienciahoje.ptTudo bom, Carlos?

    Acho que não compreendi bem o que disse nessa parte:

    "Porque não 13,7 mil milhões de cada lado? Porque quando o fotão saiu de lá, o Universo era mais pequeno, e também tem que se considerar que não houve fotões durante algum tempo…"

    Que, se tivesse compreendido, não faria essa pergunta: Daí faço essa pergunta:

    Ocorrendo o big-bang há 13,7 bilhões de anos, as galáxias fotografadas pelo Hubble só poderiam ser de 13 bilhões, caso não houvesse expansão cósmica; pois com a expansão a distância entre as galáxias aumentaram, o que inviabiliza a percepção de que essa galáxia seja de 13 bilhões de anos atrás; deve-ser mais jovem. Ou, se desconsiderarmos a lei de Hubble, a luz, que foi captada pelo Hubble (telescópio), durante esses 13 bilhões de anos, não percorreu espaço inter-galáctico, daí ter percorrido a distancia de 13 bilhoes de anos,o que é bastante improvável.

    Foto de 13 bilhões: http://www.cienciahoje.pt/index.php?oid=36387&amp

    Abraços

  8. Carlos Oliveira

    Olá Vinicius,

    Deixe-me antes de mais dizer-lhe que a minha especialidade não é a Cosmologia.

    E, para lhe dizer a verdade, acho as coisas de cosmologia também um bocado confusas, não percebo bem certas coisas, e outras coisas tenho as minhas próprias ideias que são contrárias à "versão oficial".

    Isto só para lhe dizer que as minhas explicações podem não ser as melhores ;-), e por outro lado também para lhe dizer que o que escrevo foi tudo com base em fontes fidedignas sobre o assunto e não propriamente porque eu penso dessa maneira 😛

    Vamos lá a ver se eu dou um exemplo mais "normal" em vez do Universo, para ver se se percebe melhor (não só para o Vinicius perceber melhor, mas também para eu, e aposto que outros leitores, também percebermos melhor):

    Eu acabei de escrever este meu comentário. (o mesmo que o Big Bang)

    Ou seja, na data 0, o meu comentário está aqui ao meu lado, a 0 anos-luz de distância e a 0 ano de tempo.

    Entretanto, no 1º ano desde que escrevi o meu comentário, o Universo sofre uma inflacção tremenda (cresce a velocidades exorbitantes!! Muito mais rápido que a luz).

    Assim, o meu comentário foi escrito há 1 ano atrás, mas está agora a 4 anos-luz de distância.

    (ou seja, a unidade de TEMPO e de DISTANCIA são diferentes)

    Devido a estar a 4 anos-luz e o Universo só ter 1 ano… então eu nunca mais poderei ver o meu comentário. (na verdade, pode-se se o Universo quase se parar de expandir… mas esqueçamos isso) O meu comentário foi escrito num tempo em que a luz agora já não tem tempo de cá chegar. A luz só andou 1 ano, e o meu comentário já está a 4 anos-luz… demasiado longe para eu o ver.

    Tudo o que foi feito para lá desse tempo, eu não vou conseguir ver.

    Na realidade, esse tempo de Inflacção, segundo a teoria aceite, deu-se 10^−36 (0.0000… continua com 0… até 36 zeros depois vir o 1) segundos após o Big Bang.

    Por isso, vamos imaginar outro exemplo.

    Escrevo o meu comentário agora, ele está ao meu lado, e o Universo já tem 2 anos.

    Ou seja, o tempo do Universo é 2 anos. (2 anos após o "Big Bang")

    A distância do comentário para mim é 0 anos-luz.

    Entretanto o Universo expande-se a velocidades decrescentes (expande-se, mas devagar).

    Assim, passados mais 3 anos, ou seja, 5 anos após o "Big Bang", o meu comentário está agora a 1 ano-luz de distância.

    Entretanto, o Universo expande-se a velocidades crescentes.

    Assim, passados mais 5 anos, ou seja, 10 anos após o "Big Bang", o meu comentário está agora a 12 anos-luz de distância (em 5 anos, ele ficou 11 anos-luz mais distante de mim).

    Como pode ver no meu exemplo, é possível o meu comentário ter sido escrito há 10 anos, e agora estar a 12 anos-luz de distância. (ou seja, a distância pode ser maior que o tempo)

    Mas eu ainda consigo vê-lo porque entretanto ele já esteve mais perto, daí que a luz dele quando estava mais perto não precisou percorrer tanto espaço.

    Mas agora, o objecto está mais longe.

    A estrela de que fala na sua fonte vê-se porque foi feita após esse período de inflacção, por isso vê-se. Vê-se agora com as novas tecnologias.

    Note que o texto que deu na fonte diz isto: "estrela gigante com 13 mil milhões de anos" <— isto é uma unidade de tempo.

    A estrela, em termos de distância, agora estará a muitos mais anos-luz.

    Eu sei que tudo isto é bastante confuso.

    Como eu disse em cima, para mim também é.

    No entanto, tentei explicar-lhe da melhor forma que consigo estas ideias

    😉

  9. Vinicius

    Obrigado, Carlos, pela genorosa explicação. Vou estudar esse assunto. Abraços

  10. raul cie...

    eu acho q o universo nao tem tamanho ou tenha limites…..

  11. Enéas Lourenço Pereira

    O Big Bang, se deu a 13,7 bilhões de anos, e antes disso, o que tinha? Existe alguma teoria para a origem dessa massa muito condensada que se expandiu?

    1. Carlos Oliveira

      A Teoria do Big Bang explica somente até ao Tempo de Planck. Antes disso não se sabe. Tudo é especulação, incluindo a mais forte especulação científica actual que é a Hipótese das Super-Cordas.

      Já antes do chamado Big Bang, não existe.
      Com o Big Bang foi criado o espaço e o tempo. Para existir um “antes” teria que haver “tempo” antes. Se o tempo foi criado com o Big Bang, então o tempo não existia antes.

      1. Levi Rocha

        Se o Tempo não existia antes do Big Bang… Algo ou alguém que era atemporal fez com que os elementos que causaram o big bang passassem a existir….Porque algo não vem do nada…pois nada é ausência de coisas…

      2. Carlos Oliveira

        Partindo desse pressuposto, então esse “algo ou alguém” que é feito de elementos, também só pode existir se outro algo ou alguém existia antes.

        A verdade é que o “nada”, o “vazio” em física tem uma definição diferente do “nada ou “vazio” popular.
        Sugiro alguns dos nossos artigos sobre isso 😉

        abraços

  12. Rafael Ligeiro

    Genial. Um dos melhores textos que já vi no Astro.

  13. Moisés

    Muito interessante, muito mesmo, para mim até um pouco confuso, mas consegui entender algumas coisas, mas cabe uma pergunta em cima do que havia antes do big bang: será que não dá para acreditar num deus criador? Não tem outra hipótese, acho. Você acredita?

  14. Renato Augusto

    Olá Carlos

    Levando em consideração o Big Bang, segundo a sua ótica, como explicarias galáxias “em rota de colisão”?

    Grato

    1. Carlos Oliveira

      Qual é o problema de existirem galáxias em rota de colisão?

      1. Renato Augusto

        Olá Carlos

        Não vejo problema, apenas pedi da sua parte uma explicação para o fato.

        Grato

      2. Carlos Oliveira

        Tudo no Universo se aproxima ou se separa. Nada está estático.
        Por isso não entendo o porquê da sua pergunta… de que galáxias está a falar em particular?

  15. Renato Augusto

    Olá Carlos

    Por exemplo a Via Láctea e Andrômeda.
    Mas você já respondeu e para o que agradeço.

    Grato

    1. Carlos Oliveira

      Via Láctea e Andrómeda, tem dezenas de posts sobre elas, na categoria respectiva.
      Elas pertencem ao mesmo Grupo (Grupo Local). Em todos os grupos de galáxias, dentro desses grupos as galáxias aproximam-se e colidem, porque a gravidade entre elas supera a energia negra.

      abraços!

  16. Ulisses Cordeiro Alves

    O único problema do homem. é sua limitação de visão e audição. Nossos instrumentos e tecnologia se limita à observação pelos nossos sentidos. Mesmo já desenvolvida várias tecnologias como: Lazer, telescópios eletrônicos, foguetes, transmissão de ondas de rádio e imagens e etc.

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