O ano-luz não mede anos: é a unidade através da qual os cientistas calculam o incalculável

A principal ferramenta de que os astrónomos dispõem para estudar tudo o que diz respeito ao cosmos é a luz. A partir dela podemos determinar a idade, a composição, o tamanho e, sobretudo, a distância dos objetos entre si.

Há alguns anos atrás, os cientistas pensavam que existia um elemento chamado éter, que permeava todo o universo e servia de meio através do qual a luz se propagava e os objetos se moviam. A partir daí, tentavam explicar e calcular os movimentos dos corpos através do cosmos.

Mais tarde, Galileu Galilei tentou compreender a natureza do movimento e medir a velocidade com que os corpos, e especialmente a luz, se moviam. Não conseguiu. A tecnologia de que dispunha há quatro séculos não lhe permitia medir algo tão rápido.

Já nos séculos XIX e XX, surgiram incoerências quando se tentou explicar o comportamento dos eletrões do ponto de vista eletromagnético clássico. Foi necessário esperar pelo advento da mecânica quântica para compreender a sua verdadeira natureza.

Mas a cereja no topo do bolo veio quando Albert Einstein, na sua Teoria Especial da Relatividade, descobriu que uma das constantes fundamentais do universo era a velocidade da luz, e que qualquer estudo do movimento tinha de ser feito em relação a ela.

Eletrões, quântica e luz

Uma das principais ligações entre a velocidade da luz e a relatividade surgiu quando Albert A. Michelson e Edward W. Morley realizaram uma experiência concetualmente semelhante à de Galileu, mas com maior precisão tecnológica. Enviaram um feixe de luz em duas direções perpendiculares e compararam os seus tempos de percurso. Não encontraram qualquer diferença.

Isto só podia significar que o éter não existia e que a velocidade da luz era a mesma em todas as direções. Décadas mais tarde, com o desenvolvimento da mecânica quântica, descobriu-se que as partículas de luz, os fotões, se movem sempre precisamente a essa velocidade.

Todas estas coincidências levaram Einstein a formular as suas teorias da relatividade, nas quais a luz é a protagonista. Em particular, a Relatividade Especial elimina o éter como meio universal e estabelece a velocidade da luz como uma constante fundamental da natureza.

Tudo isto contribuiu para consolidar a sua importância cósmica, uma vez que, para além do que se aprendeu com a astronomia, foram-lhe atribuídas propriedades físicas essenciais para compreender os processos estelares e calcular distâncias com maior precisão.

Luz, distância e anos?

Bem, mas o que é que tudo isto tem a ver com as distâncias? Nada... e muito. O texto anterior foi uma introdução à forma como foi determinado o valor da velocidade da luz, que hoje sabemos ser exatamente 299.792.458 metros por segundo.

Um valor que, tanto quanto sabemos, é constante em todo o cosmos. Não há melhor ferramenta do que algo invariante para medir distâncias tão vastas como as do Universo.

O exemplo típico que nós, astrónomos, usamos quando alguém nos pergunta quanto tempo leva a luz do Sol a chegar à nossa cara: “Oito minutos!”, dizemos com a confiança de quem sabe que está a afirmar um facto físico bem estabelecido.

“Espera aí!”, dirá alguém. “Não a que distâncias? Porque é que me estão a falar no tempo?” A resposta reside num hábito humano de misturar conceitos, mas que tem um fundamento físico: a distância obtém-se a partir da velocidade e do tempo, o verdadeiro, não o meteorológico.

Os anos-luz NÃO medem o tempo

Dito isto, vamos falar a sério e fazer uma contagem rápida. Recordemos a fórmula da velocidade, que se obtém dividindo a distância pelo tempo. Para efeitos práticos, vamos arredondar a velocidade da luz para 300.000 quilómetros por segundo.

Isto significa que a luz percorre 300.000 quilómetros por segundo. Se considerarmos a circunferência da Terra, que é de cerca de 40.000 quilómetros, poderíamos dar uma volta à Terra quase sete vezes e meia num único segundo, viajando a essa velocidade. É verdadeiramente espantoso.

A pergunta natural é: se esta é a distância percorrida num segundo, qual é a distância correspondente num ano? Basta multiplicar esses 300.000 quilómetros pelo número de segundos num ano e obtém-se aproximadamente 9,5 triliões de quilómetros.

Esta é uma quantidade muito útil em astronomia para evitar números incontroláveis e permite-nos dizer, por exemplo, que a estrela mais próxima do Sol, Proxima Centauri, está a cerca de 4,2 anos-luz de distância. No entanto, se quisermos ir mais longe, temos de usar parsecs... mas isso fica para a próxima edição.