Desculpem pelo spoiler, mas a resposta é sim!

Essa é uma pergunta antiga, bem antiga.

Carl Sagan costumava encantar com seus exemplos para descrever a vastidão do Universo. Frequentemente ele costumava dizer haver mais estrelas no céu do que grãos de areia na Terra.

Arquimedes (sim, aquele do "Eureca! Eureca!") foi quem primeiro se dispôs a contar quantos grãos de areia existem na Terra. Seu desafio foi encontrar um jeito de contar números muito grandes. Segundo ele próprio, incontável, não é infinito! Então, ele se propôs a ampliar o entendimento na expressão de números absurdamente grandes, e usou a miríade como base (miríade é uma quantidade equivalente a 10.000, ou 10⁴). Por fim, pensou que pode haver "miríade de miríade", ou dez mil miríades, ou 10⁸ e, assim, sucessivamente. Desse jeito, foi capaz de representar matematicamente quantidades muito grandes comparadas à miríade apenas.

A saber, no fundo, para responder se há mais ou menos estrelas no céu do que grãos de areia na Terra, é necessário estabelecer boas premissas e realizar observações e medições.

Uma vez assumidas boas premissas (que dependem de observações), pode-se chegar a uma conclusão razoável para afirmar se há mais ou menos estrelas no céu do que grãos de areia na Terra. Então, vamos assumir algumas premissas e chegar a uma conclusão?

Entendendo o macro

Nosso grupo local de galáxias

Certamente, com toda repercussão do recente lançamento do Telescópio Espacial James Webb, você tem ouvido bastante falar sobre estrelas, galáxias, nebulosas, quasares, aglomerados, etc. Mas não é de agora que é sabido que uma galáxia é composta por bilhões de estrelas. Sim, BILHÕES! Carl Sagan, inclusive, escreveu um livro incrível chamado “Bilhões e bilhões” (além de “Contato” e “Um Pálido Ponto Azul”, dentre outros).

Fato é que, só na Via-Láctea, nossa “galáxia mãe”, são estimadas cerca de 300 bilhões de estrelas (supondo que nosso planeta tenha 8 bilhões de pessoas, equivale dizer que há umas 38 estrelas por pessoa… só aqui na nossa galáxia!!!).

Bem, só estamos falando da quantidade de estrelas da Via-Láctea… Mas quantas galáxias existem no Universo observável?

Antes, é preciso considerar que nossa galáxia espiral nem é tão grande assim, comparada a outras estruturas espalhadas por esse universo-de-meu-deus. Para se ter uma ideia, a Via-Láctea tem um diâmetro de aproximadamente 100 mil anos-luz (105,7, na verdade). Note que as distâncias são tão grandes, que a unidade para medida utilizada é o ano-luz (equivalente à distância percorrida pela luz no intervalo de um ano, sendo a velocidade da luz a maior velocidade observada na natureza, 300.000 km/s). Pois bem, nossa vizinha mais próxima, a galáxia de Andrômeda, tem mais que o dobro do diâmetro da nossa galáxia, na verdade, 220 mil anos-luz.

A título de curiosidade: a distância entre Andrômeda e a Via-Láctea é de 2,5 milhões de anos-luz. Vocês sabem o que isso significa, né? Se não, vou lhes lembrar! Significa que quando olhamos para o céu e vemos Andrômeda (sim, num céu sem poluição, Andrômeda é visível a olho nu), sua luz levou 2,5 milhões de anos para chegar à nossa pupila. Em outras palavras, estamos olhando para o passado, como ela era há 2,5 milhões de anos; ou ainda, se você decidir viajar até Andrômeda num veículo que seja capaz de realizar o trajeto na velocidade da luz, levará 2,5 milhões de anos para chegar lá. Tá claro que é bem longe, certo?

Outra curiosidade: daqui a 4,5 bilhões de anos, a Via-Láctea e Andrômeda irão colidir. E pasmem, a chance de as estrelas das galáxias colidirem é praticamente nula. Bilhões e bilhões de estrelas com imensos espaços vazios entre elas… Enfim, assim é a natureza! Você poderia questionar, mas Edwin Hubble não observou que as galáxias estão se afastando umas das outras? O Universo não está em expansão? Como elas vão colidir? É que ambas fazem parte de um aglomerado local de galáxias, composto por cerca de 50 galáxias com centro de gravidade localizado entre a Via-Láctea e Andrômeda e que se encontram unidas gravitacionalmente.

E quantas galáxias existem no Universo observável?

A maior galáxia que se tem notícia se chama IC 1101. Ela é do tipo elíptica, com um diâmetro da ordem de 6 milhões de anos-luz (60 vezes o diâmetro da nossa Via-Láctea).

Entre a nossa Via-Láctea e a IC 1101, percebam que há uma infinidade de estruturas possíveis, variando em forma e tamanho.

As estruturas mais comuns são as espirais (como a nossa) e as elípticas (como a IC 1101). Existe toda uma área da Astrofísica dedicada a entender os mecanismos de formação dessas estruturas, avaliar suas massas, tamanhos, luminosidades, distâncias e uma série de outras informações para categorizá-las.

Nosso objetivo, aqui, é estimar a quantidade de estrelas no Universo. Então, sigamos!

Foi Edwin Hubble quem observou que as galáxias estavam se afastando umas das outras - tão mais rápido, quanto maior a distância entre elas. E quando concluiu isso, também observou haver muitas, mas muitas galáxias.

O Telescópio que recebeu seu nome foi de suma importância para os avanços no entendimento do nosso Universo. Sabe-se hoje que o Universo possui aproximadamente 13,8 bilhões de anos. As imagens daquilo que se chama “ultra deep field” (campo profundo) pôde observar estruturas galácticas a cerca de 12 bilhões de anos luz.

Nesse contexto, os astrônomos puderam estimar dentro do nosso Universo observável cerca de 200 bilhões de galáxias.

Com o James Webb, é possível ir além, já que seu “ultra deep field” é capaz de enxergar estruturas além das observadas pelo seu predecessor Hubble. Além disso (inclusive, é um de seus objetivos), o JW deve observar estrelas e galáxias formadas logo após o Big Bang. Tanto que sua primeira imagem “ultra deep field” causou bastante excitação na comunidade científica, mostrando galáxias nunca vistas antes. Também é possível observar nessa primeira imagem do “ultra deep field” o efeito das lentes gravitacionais (distorção da luz de algumas galáxias devido à curvatura causada pelo efeito gravitacional).

Considerando a inclusão dessas galáxias que não eram vistas antes, estima-se que há no Universo observável, cerca de 2 trilhões de galáxias!

Beleza, então quantas estrelas existem no Universo observável?

Agora, basta fazermos continhas de multiplicar.

Considerando a variedade de tipos e tamanhos de galáxias, podemos estimar um número médio de estrelas por galáxias. De maneira conservadora, podemos tomar a Via-Láctea como exemplo. Vamos supor 300 bilhões de estrelas por galáxias (ou 300 x 10⁹ estrelas).

Notem que estamos assumindo uma premissa: há galáxias com mais de trilhões de estrelas, outras com milhões.. na média estamos assumindo uma quantidade semelhante à nossa galáxia.

Estima-se um total de 2 trilhões de galáxias (ou 2 x 10¹² galáxias).

Portanto, o número estimado de estrelas no Universo observável é da ordem de (300 x 10⁹ estrelas) x (2 x 10¹² galáxias) = 600 x 10²¹ estrelas. Ou seja, 600 sextilhões de estrelas, ou 6 x 10²³ estrelas. Universo observável - diâmetro de 93 bilhões de anos-luz

Entendendo o micro

Como contar os grãos de areia na Terra?

Para o cálculo do número de grãos de areia, é preciso assumir algumas premissas. Por exemplo, qual o diâmetro de um grão de areia e qual a extensão das costas e praias, sua largura, profundidade e o mesmo para desertos.

Pesquisadores da Universidade do Havaí fizeram essa estimativa e chegaram a...

7,5 x 10¹⁸ grãos de areia na Terra.

Carl estava correto

7,5 x 10¹⁸ grãos de areia na Terra contra 6 x 10²³ estrelas no Universo observável.

Carl estava correto! Há (muito) mais estrelas no céu do que grãos de areia na Terra!

Interessante e curioso: nosso Universo observável é composto por aproximadamente 1 mol de estrelas!

Nota: Lembram do número de Avogadro? A quantidade de átomos (ou moléculas, ou íons) em 1 mol de determinada substância. A quantidade em 1 mol é 6,022 x 10²³.

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Fontes: NASA; Superinteressante.

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Cristiano Oliveira da Silva

Engenheiro Civil; formado pela Escola Politécnica da Universidade de São Paulo; com conhecimentos em 'BIM Manager at OEC'; promove palestras com foco em Capacitação e Disseminação de BIM / Soft Skills.