01 de julho de 2014
Como se distribuem as galáxias no universo? O Princípio Cosmológico estabelece que o universo é homogêneo e isotrópico em sua distribuição de massa. Mas será esta suposição rigorosamente válida?
Esta questão pode ser atacada através do recenseamento de galáxias no universo, pois são elas que delineiam a sua estrutura em grande escala. E os recenseamentos já realizados mostram que, ao contrário do que postula o Princípio Cosmológico, o universo não é perfeitamente homogêneo em grande escala.
Shane e Wirtanen obtiveram 1.256 registros de todo o céu boreal em placas fotográficas de vidro de 10×10 cm2. Depois eles dividiram o céu fotografado em células de 10 minutos de arco (um terço do diâmetro da Lua cheia) e contaram o número de galáxias em cada célula até a magnitude 19. Segundo a estimativa de Shane e Wirtanen, esta magnitude limite corresponde a alguns bilhões de anos-luz de distância, que é, portanto, a profundidade de seu levantamento. Eles contabilizaram o registro de mais de um milhão de galáxias (outros detalhes no cap. 8, The galaxy makers, do livro, do físico e jornalista científico Dennis Overbye, intitulado Lonely hearts of the cosmos).
O Levantamento Shane-Wirtanen de galáxias foi popularizado no final da década de 1970 pelo físico P.J.E. Peebles e seus estudantes e colaboradores da Universidade de Princeton, Estados Unidos. Além de realizarem um estudo quantitativo detalhado da distribuição das galáxias na região amostrada, eles utilizaram as observações de Shane e Wirtanen para produzir um poster, que se tornou bastante popular na época, e foi denominado “One Million Galaxies”, e está reproduzido abaixo.
Cada célula de 10 minutos de arco aparece em branco ou em uma tonalidade de cinza, dependendo do número de galáxias presentes naquela célula. Os aglomerados de galáxias aparecem na forma de regiões mais claras e os vazios como regiões escuras.
O resultado importante do levantamento de Shane e Wirtanen é que as galáxias não estão distribuídas de forma aleatória, mas se aglomeram em estruturas gravitacionalmente ligadas, as quais vão desde pares até grandes aglomerados e superaglomerados de galáxias. O trabalho de Shane e Wirtanen e de Peebles e seus colaboradores teve um impacto extraordinário entre os astrônomos extragalácticos e cosmólogos da época e permanece como estímulo científico até os dias atuais.
O Princípio Cosmológico é, portanto, nada mais do que uma aproximação à realidade. A sua utilização nas aplicações teóricas da cosmologia, especialmente da Teoria da Relatividade Geral (TRG), é motivada pela enorme simplificação das equações cosmológicas que ele proporciona (para o caso específico da TRG, ver esta situação em Os fundamentos físico-matemáticos da cosmologia relativista).
O 2MASS utilizou detectores digitais para observar três bandas do infravermelho próximo. Estas bandas possuem comprimentos de onda centrais em torno de 2 mícrons, ou seja, 20.000 angstroms. As bandas são centradas em 1,2 mícron, 1,6 mícron e 2,2 mícrons, codificadas nas cores azul, verde e vermelho, respectivamente. O levantamento de Shane e Wirtanen foi feito no azul (banda B, centrada em 4.400 angstroms) e no visual (banda V, centrada em 5.400 angstroms). A radiação eletromagnética nas bandas do infravermelho próximo tem a vantagem de ser menos absorvida pela poeira interstelar e intergaláctica do que a radiação de comprimentos de onda no espectro visível (como as bandas B e V usadas por Shane e Wirtanen).
Foram utilizados dois telescópios automatizados de 1,3 m de abertura. Um deles está no Monte Hopkins, no estado do Arizona, nos Estados Unidos, e o outro no Observatório Interamericano de Cerro Tololo, no Chile. O 2MASS boreal começou a operar em junho de 1997 e o setentrional em março de 1998. Ambos terminaram as operações em 15 de fevereiro de 2001. O resultado do levantamento está mostrado na imagem abaixo, cujas cores das bandas infravermelhas obedecem a codificação mencionada anteriormente. Há 1,6 milhão de galáxias na imagem.
Os levantamentos de galáxias e outros objetos cósmicos no universo continuam sendo realizados, tanto através de telescópios baseados em terra quanto através de observatórios espaciais. Estes levantamentos são importantes para, entre outras coisas, colocar limites nas teorias de formação e evolução do universo.