Antes da década de 1920, um debate estava acontecendo na comunidade astronômica sobre a própria natureza da realidade. Havia objetos espirais misteriosos no cosmos cuja natureza exata permanecia um mistério. Um lado do debate argumentava que esses objetos espirais eram simplesmente nebulosas dentro de nossa própria galáxia , enquanto o outro lado argumentava que esses objetos espirais eram outras galáxias por direito próprio.No centro desse debate estava o próprio tamanho do espaçoe natureza. O lado que argumentava que esses objetos existiam dentro da Via Láctea também via o espaço fora da nossa galáxia como estático e imutável. Ambos os lados continuaram esse debate até que um astrônomo, Edwin Hubble, encontrou a resposta no final da década de 1920. Enquanto usava o maior telescópio da época, Hubble decidiu determinar as distâncias de alguns desses objetos espirais. Se as distâncias desses objetos pudessem ser determinadas, os astrônomos saberiam se essa distância se estendia além dos limites previstos da Via Láctea.
Distâncias no Espaço
Determinar distâncias no espaço não é uma tarefa fácil. Para objetos relativamente próximos, os astrônomos contam com um método conhecido como paralaxe. Embora esse método seja simples, só recentemente os astrônomos conseguiram usá-lo de forma confiável para objetos além de uma distância de cerca de 6.000 anos-luz. Para encontrar as distâncias para coisas que estavam potencialmente fora da Via Láctea, os astrônomos precisaram usar um novo método que usa o brilho dos objetos para determinar a distância.
Imagine por um momento que você tem duas lâmpadas de cinco watts. Você coloca uma a meia milha de distância, e a outra a uma milha inteira de distância. Apesar de ambas as lâmpadas terem a mesma saída de energia e brilho, a diferença de distância entre elas significa que seus olhos verão a mais próxima como mais brilhante, enquanto a mais distante será mais fraca. O brilho real das lâmpadas é sua magnitude absoluta, enquanto o brilho que elas parecem ter à distância é sua magnitude aparente. Felizmente, desde que você saiba a magnitude aparente e absoluta, você pode determinar a que distância o objeto está. No entanto, a magnitude absoluta pode ser tremendamente desafiadora para determinar para objetos que estão muito distantes. Podemos medir a magnitude aparente com relativa facilidade, mas como a magnitude absoluta é determinada? Infelizmente, na maioria das vezes, não é possível determinar a magnitude absoluta. No entanto, ela pode ser determinada para objetos cujo brilho varia consistentemente. Em astronomia, esses objetos são chamados de estrelas variáveis , e sua magnitude aparente em constante mudança torna possível determinar sua magnitude absoluta e, portanto, as distâncias até eles.
Edwin Hubble usou estrelas variáveis para determinar a distância até o que era então chamado de Nebulosa de Andrômeda . Ele descobriu que essa nebulosa espiral existia muito além da Via Láctea , a uma distância de mais de dois milhões de anos-luz. Hubble havia encontrado a resposta para o Grande Debate. Essas misteriosas estruturas espirais não eram nebulosas dentro da nossa galáxia. Em vez disso, eram galáxias inteiras contendo suas estrelas. Aparentemente da noite para o dia, o universo deixou de conter apenas a Via Láctea e se tornou um cosmos repleto de inúmeras galáxias.
Um universo em expansão
A descoberta de Hubble de que o universo contém muitos bilhões de galáxias e é, de fato, muito mais vasto do que poderíamos imaginar foi apenas parte de sua descoberta. Além de tudo isso, Hubble percebeu que a maioria das galáxias que ele podia ver estavam se afastando de nós em velocidades tremendas. Hubble descobriu que o universo não era estático e imutável. Em vez disso, o próprio espaço era dinâmico e em expansão. O universo não é apenas grande, mas tem crescido em tamanho nos últimos 13,8 bilhões de anos.