Estrelas fixas - Fixed stars
As estrelas fixas ( latim : stellae fixae ) compõem o fundo de objetos astronômicos que parecem não se mover em relação uns aos outros no céu noturno , ao contrário do primeiro plano dos objetos do Sistema Solar , que parecem se mover. Geralmente, as estrelas fixas são consideradas como incluindo todas as estrelas, exceto o sol . Nebulosas e outros objetos do céu profundo também podem ser contados entre as estrelas fixas.
A delimitação exata do termo é complicada pelo fato de que os objetos celestes não são fixos uns em relação aos outros. No entanto, os objetos extrasolares se movem tão lentamente no céu que a mudança em suas posições relativas é quase imperceptível nas escalas de tempo humanas típicas, exceto para um exame cuidadoso e, portanto, podem ser considerados "fixos" para muitos propósitos. Além disso, estrelas e galáxias distantes se movem ainda mais lentamente no céu do que comparativamente mais próximas.
As pessoas em muitas culturas imaginam que as estrelas formam constelações , que são imagens aparentes no céu. Na astronomia grega antiga , acreditava-se que as estrelas fixas existiam em uma esfera celeste gigante , ou firmamento , que gira diariamente ao redor da Terra.
Origem do nome
As tentativas de explicar o universo decorrem de observações dos objetos encontrados no céu. Diferentes culturas têm historicamente várias histórias para fornecer uma resposta às perguntas sobre o que estão vendo. A mitologia nórdica se origina do norte da Europa, em torno da localização geográfica da região moderna da Escandinávia e do norte da Alemanha . A mitologia nórdica consiste em contos e mitos derivados do nórdico antigo , que era uma língua alemã do norte da Idade Média . Há uma série de textos manuscritos escritos em nórdico antigo que contêm uma coleção de [35] poemas escritos a partir da tradição oral. Entre os historiadores parece haver especulação sobre as datas específicas dos poemas escritos, no entanto, o registro estimado dos textos é por volta do início do século XIII. Embora a tradição oral de transmitir contos existisse muito antes do advento dos manuscritos de texto e versões impressas.
Entre os textos sobreviventes, há menção do deus mitológico Odin . Os estudiosos recontaram a história do mito da criação dos Αesir Deuses, que inclui a ideia de estrelas fixas encontradas na teleologia da história. Padaric Colum escreveu um livro, Os Filhos de Odin , que em muitos detalhes reitera a história de como os deuses Aesir trouxe o gigante chamado Ymir a sua morte e criou o mundo a partir de seu corpo, a aposição faíscas do Fiery Muspelheim , ou fixo estrelas, para a cúpula do céu, que era o crânio de Ymir. O mito da criação nórdica é um dos vários casos que tratavam as estrelas como fixadas em uma esfera além da terra. A literatura científica posterior mostra o pensamento astronômico que manteve uma versão dessa ideia até o século XVII.
Modelos astronômicos que incluíam estrelas fixas
Pitagóricos
Os filósofos pitagóricos sustentavam vários pontos de vista diferentes sobre a estrutura do universo, mas cada um incluía uma esfera de estrelas fixas como seu limite. Philolaos (c. 5º séc . AEC) propôs um universo que tinha em seu centro um fogo central, invisível para o homem. Todos os planetas, a lua, o sol e as estrelas giraram em torno deste fogo central, com a Terra sendo o objeto mais próximo a ele. Nesse sistema, as estrelas estão contidas na esfera mais distante, que também gira, mas muito lentamente para que o movimento seja observado. Em vez disso, o movimento das estrelas é explicado pelo movimento da Terra em torno do fogo central.
Outro pitagórico, Ecphantos of Syracuse (c. 400 AC) propôs um sistema bastante semelhante ao de Philolaos, mas sem um fogo central. Em vez disso, este cosmos estava centrado na Terra, que permanecia estacionária, mas girava em um eixo, enquanto a lua, o sol e os planetas giravam em torno dele. O limite final deste sistema era uma esfera fixa de estrelas, e o movimento percebido das estrelas foi pensado para ser causado pela rotação da Terra.
Platão
O universo de Platão (c. 429-347 aC) estava centrado em uma Terra completamente estacionária, construída com uma série de esferas concêntricas. A esfera externa desse sistema consistia em fogo e continha todos os planetas (que, de acordo com Platão, incluíam a lua e o sol). A parte mais externa desta esfera era a localização das estrelas. Esta esfera de fogo girou em torno da Terra, carregando as estrelas com ela. A crença de que as estrelas estavam fixas em seus lugares na esfera de fogo era de grande importância para todo o sistema de Platão. A posição das estrelas foi usada como uma referência para todos os movimentos celestes e usada para criar as idéias de Platão de planetas que possuem movimentos múltiplos.
Aristarco de Samos
Aristarco (terceiro séc. AC), propôs um universo heliocêntrico primitivo, que mais tarde inspiraria o trabalho de Copérnico . Em seu modelo, o sol, totalmente estacionário, ficava no centro e todos os planetas giravam em torno dele. Além dos planetas estava a esfera de estrelas fixas, também imóvel. Esse sistema apresentava mais duas ideias únicas, além de ser heliocêntrico : a Terra girava diariamente para criar o dia, a noite e os movimentos percebidos dos outros corpos celestes, e a esfera de estrelas fixas em sua fronteira estava imensamente distante de seu centro. Essa distância massiva teve que ser assumida devido ao fato de que as estrelas foram observadas como não tendo paralaxe, o que só pode ser explicado pela geocentricidade ou distâncias imensas que criam uma paralaxe muito pequena para ser medida.
Eudoxus
Eudoxus , aluno de Platão, viveu de 408 a 435 aC. Matemático e astrônomo, ele gerou um dos primeiros modelos esféricos dos sistemas planetários, baseado em sua experiência como matemático. O modelo de Eudoxus era geocêntrico, com a Terra sendo uma esfera estacionária no centro do sistema, rodeada por 27 esferas rotativas. A esfera mais distante carregava estrelas, que ele declarou serem fixas dentro da esfera. Assim, embora as estrelas se movessem ao redor da Terra pela esfera que ocupavam, elas mesmas não se moviam e, portanto, eram consideradas fixas.
Aristóteles
Aristóteles , que viveu de 384 a 322 aC, estudou e publicou ideias semelhantes a Platão, mas as aprimorou por meio de seus livros Metafísica e Sobre os céus, escritos por volta de 350 aC. Ele afirmou que todas as coisas têm alguma maneira de se mover (incluindo "corpos celestes" ou planetas), mas nega que o movimento possa ser causado por um vácuo, porque então os objetos se moveriam muito rápido e sem direções sensíveis. Ele afirmou que tudo foi movido por algo e começou a explorar um conceito semelhante à gravidade. Ele foi um dos primeiros a argumentar (e provar) que a Terra era redonda, baseando-se em observações de eclipses e movimentos dos outros planetas em relação à Terra. Ele concluiu que a maioria dos planetas navegava em movimentos circulares. Seu cosmos era geocêntrico, com a Terra no centro, circundada por uma camada de água e ar, que por sua vez era cercada por uma camada de fogo que preenchia o espaço até chegar à lua. Aristóteles também propôs um quinto elemento chamado "éter", que supostamente compõe o sol, os planetas e as estrelas. No entanto, Aristóteles acreditava que enquanto os planetas giram, as estrelas ainda permanecem fixas. Seu argumento era que, se um corpo tão grande estava se movendo, certamente deve haver evidências que podem ser notadas da Terra. No entanto, não se pode ouvir as estrelas se movendo, nem eles podem realmente ver seu progresso, então Aristóteles conclui que, embora possam ser deslocados pelos planetas, eles não se movem. Ele escreve em Sobre os Céus , "Se os corpos das estrelas se movessem em uma quantidade de ar ou de fogo ... o ruído que eles criariam seria inevitavelmente tremendo e, sendo assim, atingiria e estilhaçaria as coisas aqui em diante terra". Sua teoria de que as estrelas podem ser carregadas, mas são fixas e não se movem ou giram autonomamente, foi amplamente aceita por um tempo.
Ptolomeu
Ptolomeu , 100-175 DC, resumiu idéias sobre o cosmos por meio de seus modelos matemáticos e seu livro Mathematical Syntaxis , muito mais conhecido como o Almagesto. Foi escrito por volta de 150 DC, e Ptolomeu declarou que a posição das estrelas em relação umas às outras e as distâncias entre elas permaneceram inalteradas pela rotação dos céus. Ele utilizou um método usando eclipses para encontrar as distâncias das estrelas e calculou a distância da lua com base em observações de paralaxe. Pouco depois, ele escreveu uma continuação chamada Hipóteses planetárias. Ptolomeu usou e escreveu sobre o sistema geocêntrico, baseando-se muito na física aristotélica tradicional. Ele declarou que as estrelas estão fixas em suas esferas celestes, mas as esferas em si não são fixas. As rotações dessas esferas explicam, portanto, os movimentos sutis das constelações ao longo do ano.
Copérnico
Nicolaus Copernicus (1473-1543) (veja a ilustração em Developing Western Astronomy ) criou um sistema heliocêntrico composto de orbes carregando cada um dos corpos celestes. O orbe final em seu modelo era o das estrelas fixas. Este orbe final era o maior de seu cosmos, tanto em diâmetro quanto em espessura. Esta orbe de estrelas é inteiramente fixa, pois as estrelas estão embutidas na esfera, e a própria esfera é imóvel. O movimento percebido das estrelas, portanto, é criado pela rotação diária da Terra em torno de seu eixo.
Tycho Brahe
O sistema do universo de Tycho Brahe (1546-1601) foi chamado de "geo-heliocêntrico" devido à sua estrutura dupla. Em seu centro está a Terra estacionária, que é orbitada pela lua e pelo sol. Os planetas então giram em torno do sol enquanto ele gira em torno da Terra. Além de todos esses corpos celestes, existe uma esfera de estrelas fixas. Esta esfera gira em torno da Terra estacionária, criando o movimento percebido das estrelas no céu. Este sistema tem uma característica interessante em que o sol e os planetas não podem estar contidos em orbes sólidas (suas orbes colidiriam), mas ainda assim as estrelas são representadas como estando contidas em uma esfera fixa na fronteira do cosmos.
Kepler
Johannes Kepler , 1571–1630, foi um copernicano devoto, seguindo os modelos e ideias de Copérnico, mas ainda desenvolvendo-os. Ele também foi aluno de Tycho Brahe de 1600 a 1601 e tem muitos escritos em seu nome. Alguns de seus trabalhos mais referenciados são o Mysterium cosmographicum (1596), Astronomiae pars optica (1604), Dioptrice (1611) que discutiu a ótica das lentes, Harmonice mundi (1618) e Epitome astronomiae Copernicanae (1618), que foi um livro didático para iniciantes para a astronomia copernicana geral junto com a astronomia Kepleriana mais recente. Ele também estabeleceu as Leis de Kepler e as Tabelas Rudolphine , que são mesas de trabalho a partir das quais as posições planetárias podem ser mostradas. As leis de Kepler foram o ponto de inflexão para finalmente refutar as velhas teorias e modelos cósmicos geocêntricos (ou ptolomaicos).
Desenvolvimento da astronomia ocidental
O conhecimento astronômico ocidental foi baseado nos pensamentos tradicionais de investigações filosóficas e observacionais da Antiguidade grega . Outras culturas contribuíram para o pensamento sobre as estrelas fixas, incluindo os babilônios, que do século XVIII ao século VI aC construíram mapas de constelações . Mapas das estrelas e a ideia de histórias mitológicas para explicá-las estavam sendo adquiridos em grande parte em todo o mundo e em várias culturas. Uma semelhança entre todos eles era o entendimento preliminar de que as estrelas eram fixas e imóveis no universo.
Essa compreensão foi incorporada a modelos teorizados e representações matemáticas do cosmos por filósofos como Anaximandro e Aristóteles da Grécia Antiga. Anaximandro escreveu um tratado, do qual restam apenas alguns trechos. Neste trabalho, ele declara sua proposta de ordem dos objetos celestes, o sol, a lua e as estrelas fixas. As estrelas que ele menciona são aberturas de "condensações em forma de roda cheias de fogo", situadas mais próximas da Terra neste sistema. Os registros da obra de Anaximandro deixados em fragmentos fornecem apenas uma leve visão sobre a reconstrução de seu significado pretendido na compreensão de suas visões do cosmos . Anaximandro propôs uma perspectiva diferente de outros astrônomos posteriores ao propor que as estrelas fixas eram as mais próximas dos corpos celestes da Terra. Outros modelos do sistema planetário mostram uma esfera celestial contendo estrelas fixas na maior parte externa do universo.
Aristóteles e outros pensadores gregos da antiguidade, e mais tarde o modelo ptolomaico do cosmos, demonstraram um universo centrado na Terra. Essa visão geocêntrica foi mantida durante a Idade Média e mais tarde foi contestada por astrônomos e matemáticos subsequentes, como Nicolaus Copernicus e Johannes Kepler . A tradição de pensamento que aparece em todos esses sistemas do universo, mesmo com seus mecanismos divergentes, é a presença de uma esfera celeste que contém as estrelas fixas. Ptolomeu foi influente com seu trabalho altamente matemático, O Almagesto , que tenta explicar a peculiaridade das estrelas que se movem. Essas "estrelas errantes", planetas, moviam-se no plano de fundo de estrelas fixas que se espalhavam ao longo de uma esfera ao redor do universo. Mais tarde, astrônomos e matemáticos contemporâneos, como Copérnico, desafiaram a visão de longa data do geocentrismo e construíram um universo centrado no Sol, conhecido como sistema heliocêntrico . Seu sistema ainda mantinha a tradição de uma esfera celestial contendo estrelas fixas. Kepler também forneceu um modelo do cosmos em seu livro de 1596, Mysterium Cosmopgraphicum, que retrata uma imagem, rotulando uma esfera celeste, em latim, "sphaera stellar fixar" ou uma esfera de estrelas fixas.
Os estudos do céu foram revolucionados com a invenção do telescópio . Desenvolvido pela primeira vez em 1608, o desenvolvimento de telescópios foi amplamente divulgado, e Galileu ouviu e fez um telescópio para si mesmo. Ele imediatamente percebeu que os planetas não eram, de fato, perfeitamente lisos, uma teoria exposta anteriormente por Aristóteles. Ele continuou a examinar os céus e constelações e logo soube que as "estrelas fixas" que haviam sido estudadas e mapeadas eram apenas uma pequena porção do enorme universo que estava além do alcance do olho nu.
'Estrelas fixas' não fixas
Astrônomos e filósofos naturais antes dividiam as luzes do céu em dois grupos. Um grupo continha as estrelas fixas , que parecem nascer e se pôr, mas mantêm o mesmo arranjo relativo ao longo do tempo. O outro grupo continha os planetas a olho nu , que eles chamaram de estrelas errantes . (O Sol e a Lua também eram chamados de estrelas e planetas.) Os planetas parecem se mover e mudar de posição em curtos períodos de tempo (semanas ou meses). Eles sempre parecem se mover dentro da faixa de estrelas chamada zodíaco pelos ocidentais. Os planetas também podem ser distinguidos de estrelas fixas porque as estrelas tendem a piscar, enquanto os planetas parecem brilhar com uma luz constante. No entanto, estrelas fixas têm paralaxe , que é uma mudança na posição aparente causada pelo movimento orbital da Terra. Ele pode ser usado para determinar a distância de estrelas próximas. Este movimento é apenas aparente; é a Terra que se move. Este efeito foi pequeno o suficiente para não ser medido com precisão até o século 19, mas de cerca de 1670 em diante, astrônomos como Pickard, Hooke, Flamsteed e outros começaram a detectar o movimento das estrelas e tentar fazer medições. Esses movimentos totalizaram frações significativas, embora quase imperceptivelmente pequenas.
No entanto, as estrelas fixas também exibem movimento real. Esse movimento pode ser visto como tendo componentes que consistem em parte do movimento da galáxia à qual a estrela pertence, em parte da rotação dessa galáxia e em parte do movimento peculiar à própria estrela dentro de sua galáxia. No caso de sistemas estelares ou aglomerados estelares , os componentes individuais se movem em relação uns aos outros de maneira não linear. O desenvolvimento das leis de Newton levantou outras questões entre os teóricos sobre os mecanismos dos céus: a força universal da gravidade sugeria que as estrelas não podiam simplesmente ser fixadas ou em repouso, já que seus atrativos gravitacionais causam "atração mútua" e, portanto, fazem com que se movam. relação uns com os outros.
Este movimento real de uma estrela é dividido em movimento radial e movimento adequado , com o "movimento adequado" sendo o componente através da linha de visão. Em 1718, Edmund Halley anunciou sua descoberta de que as estrelas fixas realmente têm movimento adequado. O movimento adequado não foi percebido pelas culturas antigas porque requer medições precisas durante longos períodos de tempo para ser percebido. Na verdade, o céu noturno hoje se parece muito com o que era há milhares de anos, tanto que algumas constelações modernas foram nomeadas pela primeira vez pelos babilônios.
Um método típico para determinar o movimento adequado é medir a posição de uma estrela em relação a um conjunto limitado e selecionado de objetos muito distantes que não exibem nenhum movimento mútuo e que, devido à sua distância, supõe-se que tenham um movimento adequado muito pequeno. Outra abordagem é comparar as fotografias de uma estrela em momentos diferentes contra um grande fundo de objetos mais distantes. A estrela com o maior movimento adequado conhecido é a Estrela de Barnard .
A frase "estrela fixa" é tecnicamente incorreta, mas mesmo assim é usada em um contexto histórico e na mecânica clássica.
Na mecânica clássica
Na época de Newton, as estrelas fixas eram invocadas como referenciais supostamente em repouso em relação ao espaço absoluto . Em outros referenciais, quer em repouso em relação às estrelas fixas, quer em translação uniforme em relação a essas estrelas, as leis do movimento de Newton deveriam ser válidas. Em contraste, em quadros acelerando em relação às estrelas fixas, em particular quadros girando em relação às estrelas fixas, as leis do movimento não se mantinham em sua forma mais simples, mas tinham que ser complementadas pela adição de forças fictícias , por exemplo, a força de Coriolis e a força centrífuga .
Como sabemos agora, as estrelas fixas não são fixas . O conceito de referenciais inerciais não está mais vinculado às estrelas fixas ou ao espaço absoluto. Em vez disso, a identificação de uma estrutura inercial é baseada na simplicidade das leis da física na estrutura, em particular, a ausência de forças fictícias.
A lei da inércia vale para o sistema de coordenadas de Galileu, que é um sistema hipotético em relação ao qual estrelas fixas permanecem fixas.
Veja também
- Magnitude aparente (relacionada ao brilho aparente )
- Estrela fixa beheniana
- Firmamento
- Curva de rotação da galáxia
- via Láctea