Quando você pensa em espaço, o que aparece na sua cabeça? Imagine um amigo contando vantagem sobre um prédio, um estádio ou um museu bem espaçoso que visitou recentemente. Você visualiza esse lugar como enorme e aberto? Ele é apenas muito grande - ou parece vazio?
A palavra “espaçoso” não é sinónimo de “vazio”. Em geral, ela só quer dizer que há área suficiente para circular entre os objetos que estão ali dentro. Do mesmo modo, o espaço sideral não é um grande nada. Ele é imenso e continua a expandir-se, mas está longe de não conter coisa alguma.
Quando eu era criança, costumava matutar sobre perguntas como: a que distância ficam as nuvens? O que existe para lá da Terra? Quão vasto é o espaço? Essa curiosidade acabou por levar-me a fazer mestrado e doutoramento em astronomia. E, há vinte anos, ensino exatamente esses temas como professora de ensino de física na University of Texas, em Arlington.
Onde começa o espaço?
A Terra está envolvida por várias camadas de gases diferentes. Ao nível do mar, a atmosfera terrestre tem cerca de 100 mil milhões de moléculas por centímetro cúbico. À medida que subimos, esse “caldo” de ar vai ficando cada vez mais rarefeito.
A cerca de 80 a 100 km de altitude (50 a 62 milhas), já não existe ar suficiente para que aviões consigam voar. Esse limite, que separa a atmosfera da Terra do espaço sideral, chama-se linha de Kármán, em homenagem ao engenheiro e físico húngaro-americano Theodore von Kármán. Tudo o que está acima da linha de Kármán é considerado espaço.
A densidade no espaço pode variar, mas, em média, fica em torno de apenas 1 átomo por centímetro cúbico. Para ter uma ideia: um cubo do tamanho de um dado, cheio de ar ao nível do mar, contém milhares de milhões de partículas. No espaço, um cubo do mesmo tamanho teria apenas uma ou duas.
O meio interestelar e a radiação
O espaço (ou espaço sideral) é um vácuo vastíssimo, quase perfeito, com pouquíssima matéria quando comparado com a atmosfera terrestre. Ainda assim, ele não é totalmente vazio.
Entre as “coisas” espalhadas por lá está o chamado meio interestelar, formado por matéria dispersa que inclui átomos de hidrogénio e hélio. Esses são os elementos mais comuns no espaço e aparecem tanto em formas neutras como eletricamente carregadas. O meio interestelar também reúne poeira cósmica - partículas minúsculas de vários elementos, incluindo carbono e silício, distribuídas pelo cosmos.
Além disso, partículas muito energéticas conhecidas como raios cósmicos - sobretudo protões e núcleos de átomos - atravessam o espaço a velocidades próximas à da luz. Eles podem vir de diferentes estrelas, incluindo o nosso Sol, e também de supernovas, do material que cai em buracos negros, de colisões entre galáxias, entre outras fontes.
O espaço também está repleto de radiações de vários tipos, como a radiação cósmica de fundo em micro-ondas. Ela é um calor remanescente da origem do universo. Eventos cósmicos de alta energia, como supernovas e buracos negros, igualmente emitem raios X e raios gama.
Campos magnéticos gerados por estrelas, planetas e muitos outros corpos celestes também permeiam o espaço. Esses campos afetam o movimento de partículas carregadas, atraindo-as ou repelindo-as, de modo semelhante ao funcionamento de ímanes.
Matéria escura e energia escura
Os cientistas preveem que uma forma de matéria ainda não observada diretamente - que não emite luz nem energia -, chamada matéria escura, corresponda a uma parcela importante da massa do universo. A hipótese de que ela existe surge porque é possível perceber a sua influência gravitacional sobre outras matérias visíveis.
De maneira parecida, os cientistas também propõem que uma forma enigmática de energia, conhecida como energia escura, seja a responsável por acelerar a expansão do universo. Ao contrário da matéria escura, a energia escura não está ligada à matéria nem a forças gravitacionais; ela é uma propriedade do próprio espaço.
Pense no universo como um balão. A matéria escura seria como o material do balão, interferindo no seu formato, enquanto a energia escura seria como o ar que se bombeia para dentro. Ela não altera o material do balão, mas determina quão depressa ele se expande.
O espaço deforma-se? A gravidade consegue curvar o espaço?
O próprio espaço pode deformar-se. Imagine que ele é como um grande trampolim elástico. Se você colocar uma bola pesada - como uma bola de boliche - no centro do trampolim, ela vai afundar o tecido e formar uma depressão. Esse afundamento é uma analogia para o modo como o espaço se curva ao redor de algo muito massivo, como um planeta ou uma estrela. Quanto maior a “bola”, mais intensa a gravidade e mais profundo o “buraco”.
Se você fizer rolar uma bolinha de gude pelo trampolim enquanto a bola de boliche estiver no centro, a bolinha pode começar a contornar a depressão criada pela gravidade da bola pesada. Ela segue a curvatura do afundamento - assim como os planetas acompanham a curvatura do espaço em torno do Sol.
Agora, imagine que você aponta uma lanterna através do trampolim. Se a luz passar perto da depressão causada pela bola de boliche, o seu caminho pode desviar um pouco ao longo do percurso. Isso é semelhante ao que acontece quando a luz passa perto de um objeto extremamente massivo no espaço, como uma galáxia.
Pense num buraco negro, cuja gravidade é enorme, como uma depressão ainda maior e mais profunda no trampolim. Se uma bolinha de gude rolasse perto demais desse “superafundamento”, ela acabaria por cair e sumir, tal como objetos podem ser puxados para dentro de um buraco negro no espaço e não conseguem escapar.
Em outras palavras, o espaço pode curvar-se ou dobrar-se ao redor de corpos muito massivos - do mesmo jeito que um trampolim cede quando você coloca uma bola pesada sobre ele.
O espaço é muito mais do que um vazio. Ele reúne uma mistura de partículas, radiação, campos magnéticos e formas misteriosas de matéria e energia. Imagine o espaço como um parque 3D, no qual existem estrelas, planetas, nebulosas e galáxias - e que, juntas, compõem o nosso universo fascinante e complexo.
Nilakshi Veerabathina, Professora de Ensino de Física, University of Texas at Arlington
Este artigo foi republicado de The Conversation sob uma licença Creative Commons. Leia o artigo original.
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