O que um balde cheio de espaço profundo conteria?

Um balde cheio de espaço profundo pode conter uma variedade de coisas, de neutrinos a poeira e partículas virtuais.

O espaço está longe de ser vazio, embora algumas áreas contenham mais material do que outras. Esta imagem mostra NGC 6729, destacando uma região da nossa galáxia que não contém apenas estrelas, mas também uma grande quantidade de poeira e gás. Crédito: Dylan O'Donnell 

O que um balde cheio de espaço profundo conteria?

Alguém poderia pensar que esta excelente pergunta seria fácil de responder: um balde cheio de "espaço profundo" não conteria essencialmente nada — e, bem, aí está! Afinal, o espaço sideral é a aproximação mais próxima que temos do vácuo.

No entanto, o universo é muito mais complexo. Então, vamos nos aventurar nas profundezas do Braço de Órion-Cygnus da Via Láctea (onde reside o nosso Sol) com um balde de tamanho médio de 13,2 litros (0,013 metro cúbico). Vamos vasculhar um pouco do "espaço profundo" e ver o que ele contém.

Primeiro, encontraremos cerca de 4 milhões de neutrinos. Essas partículas elementares, quase sem massa, viajam a velocidades próximas à da luz e se originam de núcleos estelares, estrelas em explosão e outras regiões onde ocorrem reações nucleares. Algumas foram produzidas logo após o Big Bang. Os neutrinos permeiam o universo de tal forma que bilhões deles passarão inofensivamente pelo seu corpo no tempo necessário para ler esta frase. Se pudéssemos ver essa profusão de neutrinos como pequenos pontos de luz, ela iluminaria nosso balde de forma ofuscante.

Também encontraremos cerca de 13.000 átomos de gás, principalmente hidrogênio e hélio, os dois principais constituintes do universo. Para colocar esse número em perspectiva, um balde de ar da Terra ao nível do mar conteria cerca de 1.300.000.000.000.000.000.000.000 moléculas de gás. Portanto, 13.000 átomos é uma quantidade irrisória em comparação. E essa densidade varia consideravelmente — encontraríamos ainda menos átomos no espaço entre os braços espirais da nossa galáxia ou nos vastos abismos do espaço intergaláctico.

Também dentro do nosso balde pode haver uma ou duas partículas de poeira. No entanto, a probabilidade é baixa, considerando que a densidade de partículas de poeira no espaço é de 0,0000001 por metro cúbico. Em outras palavras, se coletássemos 77 baldes de espaço profundo, esperaríamos encontrar apenas uma partícula de poeira. Aqui no Braço de Órion-Cygnus, se coletássemos todas as partículas de poeira dentro de um volume do tamanho do nosso planeta, elas preencheriam um espaço do tamanho de três cubos de açúcar.

Também encontraremos alguns fótons emitidos por estrelas e galáxias distantes, passando por elas a caminho de outras regiões. A única razão pela qual conseguimos ver estrelas é porque os fótons viajam delas até os nossos olhos. O espaço profundo está inundado por esses pacotes de luz que se movem em todas as direções. Se pudéssemos capturar os fótons como os neutrinos acima, eles estariam fervilhando no interior do nosso balde.

Mas e quanto ao próprio espaço profundo, além dos neutrinos, gás, poeira e fótons que o atravessam? Alguém poderia pensar que tal vazio seria, bem, desprovido de qualquer coisa. Não necessariamente. Um conceito estranho da ciência incrivelmente estranha da física quântica é o princípio da incerteza de Heisenberg, que afirma que não se pode saber com precisão a posição de uma partícula e seu momento. Além disso, não se pode saber com precisão a energia contida em um volume de espaço em cada instante específico no tempo.

Consequentemente, o vácuo do espaço nunca está vazio, mas sim repleto das chamadas partículas virtuais. Essas partículas virtuais, que aparecem em pares, entram e saem da existência à medida que emergem e, em seguida, aniquilam-se instantaneamente. Elas existem por períodos de tempo tão breves que não podem ser observadas diretamente. Não importa o quão atentamente examinemos nosso balde, não as veremos. Mas elas também existem em nosso balde de espaço vazio.

Portanto, um balde cheio de espaço profundo poderia conter uma variedade de coisas, de neutrinos a poeira e partículas virtuais. A densidade do conteúdo do nosso balde variaria dependendo da nossa localização, desde o nosso braço espiral galáctico relativamente congestionado da Via Láctea até a região mais remota do Supervazio de Eridanus. Saiba apenas que esse balde de espaço vazio nunca estará verdadeiramente vazio.

Edward Herrick-Gleason,

Educador de Astronomia, St. John's, Terra Nova e Labrador

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