Ano-luz

unidade de medida
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O ano-luz, é uma unidade de comprimento usada para expressar distâncias astronômicas e é equivalente a cerca de 9.46 trilhões de quilômetros (9.46×1012 km).[a] Conforme definido pela União Astronômica Internacional (IAU), um ano-luz é a distância que a luz viaja no vácuo em um ano juliano (365.25 dias).[2] Por incluir a palavra "ano", o termo ano-luz às vezes é mal interpretado como uma unidade de tempo.[3]

Ano-luz
Mapa mostrando as estrelas que se encontram a 12.5 anos-luz do Sol[1]
Informação geral
Sistema de unidade Unidades astronômicas
Unidade de Comprimento/distância
Símbolo ly[2]
Conversões
1 ly em ... ... é igual a ...
Unidades métricas (SI) 9.4607×1015 m
Unidades imperiais & EUA 5.8786×1012 mi
Unidades astronômicas 63.241 au
0.3066 pc

O ano-luz é mais frequentemente usado ao expressar distâncias a estrelas e outras distâncias em uma escala galáctica, especialmente em contextos não especializados e publicações científicas populares.[3] A unidade mais comumente usada na astronomia profissional é o parsec (símbolo: pc, cerca de 3.26 anos-luz) que deriva da astrometria: é a distância na qual uma unidade astronômica subtende um ângulo de um segundo de arco.[2]

DefiniçõesEditar

Conforme definido pela União Astronômica Internacional (IAU), o ano-luz é o produto do ano juliano[b] (365.25 dias em oposição ao ano gregoriano de 365.2425 dias) e a velocidade da luz (31557600 s).[c] Ambos os valores estão incluídos no Sistema de Constantes Astronômicas IAU (1976), usado desde 1984.[5] A partir disso, as seguintes conversões podem ser derivadas. A abreviatura IAU reconhecida para ano-luz é ly,[2] embora outros padrões como ISO 80000 usem "l.y."[6][7] e abreviações localizadas sejam frequentes, como "al" em francês (de année-lumière), espanhol (de año luz), italiano (de anno luce), "Lj" e alemão (de Lichtjahr), etc.

1 ano luz   = 9460730472580800 metros (exatamente)
9.461 trilhão de quilômetros
63241.077 unidades astronômicas
0.306601 parsecs

Antes de 1984, o ano tropical (não o ano juliano) a velocidade da luz medida (não definida) foram incluídos no Sistema de Constantes Astronômicas da IAU (1964), usado de 1968 a 1983.[8] O produto do J1900.0 de Simon Newcomb com ano tropical médio de 31556925.9747 efemérides segundos e uma velocidade da luz de 299792.5 km/s produziu um ano-luz de 9.460530×1015 m (arredondado para os sete dígitos significativos na velocidade da luz) encontrado em várias fontes modernas[9][10][11] foi provavelmente derivado de uma fonte antiga, como o trabalho de referência de Astrophysical Quantities de 1973 de Clabon Allen,[12] que foi atualizado em 2000, incluindo o valor IAU (1976) citado acima (truncado para 10 dígitos significativos).[13]

Outros valores de alta precisão não são derivados de um sistema coerente da IAU. Um valor de 9.460536207×1015 m encontrado em algumas fontes modernas[14][15] é o produto de um ano gregoriano médio (365.2425 dias ou 31556952 s) e a velocidade definida da luz (299792458 m/s). Outro valor, 9.460528405×1015 m,[16] é o produto da média do ano tropical J1900.0 e a velocidade da luz definida.

Abreviaturas usadas para anos-luz e múltiplos de anos-luz são

  • "ly" para um ano-luz[2]
  • "kly" para um quiloano-luz (1.000 anos-luz)[17]
  • "Mly" para um megaano-luz (1.000.000 anos-luz)[18]
  • "Gly" para um gigaano-luz (1.000.000.000 anos-luz)[19]

HistóriaEditar

A unidade de ano-luz apareceu alguns anos após a primeira medição bem-sucedida da distância a uma estrela diferente do Sol, por Friedrich Wilhelm Bessel em 1838. A estrela era 61 Cygni, e ele usou um heliômetro de 6.2 polegadas (160 mm) projetado por Joseph von Fraunhofer. A maior unidade para expressar distâncias no espaço naquela época era a unidade astronômica, igual ao raio da órbita da Terra (1.50×108 km). Nesses termos, cálculos trigonométricos baseados na paralaxe de 61 Cygni de 0.314 segundos de arco, mostraram que a distância até a estrela era de 660000 unidades astronômicas (9.9×1013 km). Bessel acrescentou que a luz levava 10.3 anos para percorrer essa distância.[20] Ele reconheceu que seus leitores apreciariam a imagem mental do tempo de trânsito aproximado da luz, mas se absteve de usar o ano-luz como uma unidade. Ele pode ter se ressentido de expressar distâncias em anos-luz porque isso reduziria a precisão de seus dados de paralaxe devido à multiplicação com o parâmetro incerto da velocidade da luz.

A velocidade da luz ainda não era conhecida com precisão em 1838; seu valor mudou em 1849 (Fizeau) e 1862 (Foucault). Ainda não era considerada uma constante fundamental da natureza, e a propagação da luz através do éter ou do espaço ainda era enigmática.

A unidade de ano-luz apareceu em 1851 em um artigo astronômico popular alemão de Otto Eduard Vincenz Ule.[21] Ule explicou a estranheza de um nome de unidade de distância terminando em "ano" comparando-o a uma hora de caminhada (Wegstunde).

Um livro astronômico popular alemão contemporâneo também notou que ano-luz é um nome estranho.[22] Em 1868, um jornal inglês rotulou o ano-luz como uma unidade usada pelos alemães.[23] Arthur Stanley Eddington chamou o ano-luz de uma unidade inconveniente e irrelevante, que às vezes se arrastou do uso popular para as investigações técnicas.[24]

Embora os astrônomos atuais geralmente prefiram usar o parsec, o ano-luz também são usados popularmente para medir as extensões do espaço interestelar e intergaláctico.

Uso do termoEditar

As distâncias expressas em anos-luz incluem aquelas entre estrelas na mesma área geral, como aquelas pertencentes ao mesmo braço espiral ou aglomerado globular. As próprias galáxias têm diâmetro de alguns milhares a algumas centenas de milhares de anos-luz e são separadas das galáxias e aglomerados de galáxias vizinhas por milhões de anos-luz. As distâncias a objetos como quasares e a Grande Muralha Sloan chegam a bilhões de anos-luz.

Lista de ordens de magnitude para comprimento
Escala (ly) Valor Item
10−9 4.04×10−8 ly A luz solar refletida da superfície da Lua leva 1.2 a 1.3 segundos para percorrer a distância até a superfície da Terra (viajando cerca de 350.000 a 400.000 quilômetros).
10−6 1.58×10−5 ly Uma unidade astronômica (a distância do Sol à Terra). Leva aproximadamente 499 segundos (8.32 minutos) para a luz percorrer essa distância.[25]
1.27×10−4 ly A sonda Huygens pousou em Titã, perto de Saturno, e transmite imagens de sua superfície, a 1.2 bilhões de quilômetros da Terra.
5.04×10−4 ly New Horizons encontra Plutão a uma distância de 4.7 bilhões de quilômetros, e a comunicação leva 4 horas e 25 minutos para chegar à Terra.
10−3 2.04×10−3 ly A sonda espacial mais distante, a Voyager 1, estava a cerca de 18 horas-luz de distância da Terra em outubro de 2014.[26] Levará cerca de 17.500 anos para atingir um ano-luz em sua velocidade atual de cerca de 17 km/s (61.155 km/h) em relação ao Sol. Em 12 de setembro de 2013, os cientistas da NASA anunciaram que a Voyager 1 havia entrado no meio interestelar do espaço em 25 de agosto de 2012, tornando-se o primeiro objeto feito pelo homem a deixar o Sistema Solar.[27]
2.28×10−3 ly Voyager 1 em outubro de 2018, a quase 20 horas-luz da Terra
100 1.6×100 ly A nuvem de Oort tem aproximadamente 2 anos-luz de diâmetro. Especula-se que seu limite interno esteja em 50.000 au, com sua borda externa em 100.000 au.
2.0×100 ly Extensão máxima da dominância gravitacional do Sol (Esfera de Hill), 125.000 au). Além disso, está o meio interestelar gravitacional ex-solar profundo.
4.24×100 ly A estrela conhecida mais próxima (além do Sol), Proxima Centauri, está a cerca de 4.24 anos-luz de distância.[28][29]
8.6×100 ly Sirius, a estrela mais brilhante do céu noturno. Duas vezes mais massivo e 25 vezes mais luminoso do que o Sol, ele supera as estrelas mais luminosas devido à sua proximidade relativa.
1.19×101 ly HD 10700 e, um candidato extra-solar para um planeta habitável. 6.6 vezes mais massivo que a Terra, está no meio da zona habitável da estrela Tau Ceti.[30][31]
2.05×101 ly Gliese 581, uma estrela anã vermelha com vários exoplanetas detectáveis.
3.1×102 ly Canopus, o segundo mais brilhante no céu atrás apenas de Sirius, um gigante brilhante tipo A9 10700 vezes mais luminoso que o sol.
103 3×103 ly A0620-00, o segundo buraco negro conhecido mais próximo, está a cerca de 3.000 anos-luz de distância.
2.6×104 ly O centro da Via Láctea está a cerca de 26.000 anos-luz de distância.[32][33]
1×105 ly A Via Láctea tem cerca de 100.000 anos-luz de diâmetro.
1.65×105 ly RMC 136a1, na Grande Nuvem de Magalhães, a estrela mais luminosa conhecida com 8.7 milhões de vezes a luminosidade do Sol, tem uma magnitude aparente de 12.77, apenas mais brilhante do que 3C 273.
106 2.5×106 ly A Galáxia de Andrômeda está a aproximadamente 2.5 milhões de anos-luz de distância.
3×106 ly A Galáxia do Triângulo (M33), a cerca de 3 milhões de anos-luz de distância, é o objeto mais distante visível a olho nu.
5.9×107 ly O grande aglomerado de galáxias mais próximo, o aglomerado de Virgem, está a cerca de 59 milhões de anos-luz de distância.
1.5×1082.5×108 ly O Grande Atrator fica a uma distância de algo entre 150 e 250 milhões de anos-luz (sendo a última a estimativa mais recente).
109 1.2×109 ly A Grande Muralha Sloan (não deve ser confundida com a Grande Muralha e Her–CrB GW) foi medida como estando a aproximadamente 1 bilhão de anos-luz de distância.
2.4×109 ly 3C 273, opticamente o quasar mais brilhante, de magnitude aparente 12.9, apenas mais escuro do que o RMC 136a1. 3C 273 está a cerca de 2.4 bilhões de anos-luz de distância.
4.57×1010 ly A distância comóvel da Terra até a borda do universo visível é de cerca de 45.7 bilhões de anos-luz em qualquer direção; este é o raio comovente do universo observável. Isso é maior do que a idade do universo ditada pela radiação cósmica de fundo.

Unidades relacionadasEditar

As distâncias entre objetos dentro de um sistema estelar tendem a ser pequenas frações de um ano-luz e geralmente são expressas em unidades astronômicas. No entanto, unidades menores de comprimento podem ser formadas de maneira semelhante, multiplicando as unidades de tempo pela velocidade da luz. Por exemplo, o segundo-luz, útil em astronomia, telecomunicações e física relativística, tem exatamente 299792458 metros ou 131557600 de um ano-luz. Unidades como minuto-luz, hora-luz e dia-luz são algumas vezes usadas em publicações científicas populares. O mês-luz, aproximadamente um duodécimo de um ano-luz, também é usado ocasionalmente para medidas aproximadas.[34][35] O Planetário Hayden especifica o mês-luz com mais precisão como 30 dias de tempo de viagem na luz.[36]

A luz viaja aproximadamente um em um nanossegundo; o termo "pé-luz" às vezes é usado como uma medida informal de tempo.[37]

Notas

  1. Um trilhão aqui é uma escala curta, ou seja 1012
  2. Um ano juliano tem exatamente 365.25 dias (ou 31557600 s com base em um dia exatamente 86 400 segundos SI)[4]
  3. A velocidade da luz é precisamente 299792458 m/s por definição de metro

Referências

  1. The Universe within 12.5 Light Years: The Nearest Stars
  2. a b c d e International Astronomical Union, Measuring the Universe: The IAU and Astronomical Units, consultado em 10 de novembro de 2013 
  3. a b Bruce McClure (31 de julho de 2018). «How far is a light-year?». EarthSky. Consultado em 15 de outubro de 2019 
  4. IAU Recommendations concerning Units, arquivado do original em 16 de fevereiro de 2007 
  5. "Selected Astronomical Constants" in Astronomical Almanac, p. 6.
  6. ISO 80000-3:2006 Quantities and Units – Space and Time
  7. IEEE/ASTM SI 10-2010, American National Standard for Metric Practice
  8. P. Kenneth Seidelmann, ed. (1992), Explanatory Supplement to the Astronomical Almanac, ISBN 978-0-935702-68-2, Mill Valley, California: University Science Books, p. 656 
  9. Basic Constants, Sierra College 
  10. Marc Sauvage, Table of astronomical constants, arquivado do original em 11 de dezembro de 2008 
  11. Robert A. Braeunig, Basic Constants 
  12. C. W. Allen (1973), Astrophysical Quantities, ISBN 978-0-485-11150-7 third ed. , London: Athlone, p. 16 
  13. Arthur N. Cox, ed. (2000), Allen's Astrophysical Quantities, ISBN 978-0-387-98746-0 fourth ed. , New York: Springer-Valeg, p. 12 
  14. Nick Strobel, Astronomical Constants 
  15. KEKB, Astronomical Constants, consultado em 5 de novembro de 2008, arquivado do original em 9 de setembro de 2007 
  16. Thomas Szirtes (1997), Applied dimensional analysis and modeling, ISBN 9780070628113, New York: McGraw-Hill, p. 60 
  17. Comins, Neil F. (2013), Discovering the Essential Universe, ISBN 978-1-4292-5519-6 fifth ed. , W. H. Freeman, p. 365 
  18. Hassani, Sadri (2010), From Atoms to Galaxies, ISBN 978-1-4398-0850-4, CRC Press, p. 445 
  19. Deza, Michel Marie; Deza, Elena (2016), Encyclopedia of Distances, ISBN 978-3-662-52843-3 fourth ed. , Springer, p. 620 
  20. Bessel, Friedrich (1839). «On the parallax of the star 61 Cygni». London and Edinburgh Philosophical Magazine and Journal of Science. 14: 68–72  Bessel's statement that light employs 10.3 years to traverse the distance.
  21. Ule, Otto (1851). «Was wir in den Sternen lesen». Deutsches Museum: Zeitschrift für Literatur, Kunst und Öffentliches Leben. 1: 721–738 
  22. Diesterweg, Adolph Wilhelm (1855). Populäre Himmelskunde u. astronomische Geographie. [S.l.: s.n.] 250 páginas 
  23. The Student and Intellectual Observer of Science, Literature and Art. 1 (April). London: Groombridge and Sons. 1868. p. 240 
  24. «Stellar movements and the structure of the universe». Consultado em 1 de novembro de 2014 
  25. «Chapter 1, Table 1-1», IERS Conventions (2003) 
  26. WHERE ARE THE VOYAGERS?, consultado em 14 de outubro de 2014 
  27. NASA Spacecraft Embarks on Historic Journey Into Interstellar Space, consultado em 14 de outubro de 2014 
  28. NASA, Cosmic Distance Scales – The Nearest Star 
  29. «Proxima Centauri (Gliese 551)», Encyclopedia of Astrobiology, Astronomy, and Spaceflight 
  30. «Tau Ceti's planets nearest around single, Sun-like star». BBC News. 19 de dezembro de 2012. Consultado em 1 de novembro de 2014 
  31. Tuomi, Mikko; Jones, Hugh R. A.; Jenkins, James S.; Tinney, Chris G.; Butler, R. Paul; Vogt, Steve S.; Barnes, John R.; Wittenmyer, Robert A.; O'Toole, Simon; Horner, Jonathan; Bailey, Jeremy; Carter, Brad D.; Wright, Duncan J.; Salter, Graeme S.; Pinfield, David (março de 2013). «Signals embedded in the radial velocity noise: periodic variations in the τ Ceti velocities» (PDF). Astronomy & Astrophysics. 551: A79. Bibcode:2013A&A...551A..79T. arXiv:1212.4277 . doi:10.1051/0004-6361/201220509  Parâmetro desconhecido |s2cid= ignorado (ajuda)
  32. Eisenhauer, F.; Schdel, R.; Genzel, R.; Ott, T.; Tecza, M.; Abuter, R.; Eckart, A.; Alexander, T. (2003), «A Geometric Determination of the Distance to the Galactic Center», The Astrophysical Journal, 597 (2): L121, Bibcode:2003ApJ...597L.121E, arXiv:astro-ph/0306220 , doi:10.1086/380188  Parâmetro desconhecido |s2cid= ignorado (ajuda)
  33. McNamara, D. H.; Madsen, J. B.; Barnes, J.; Ericksen, B. F. (2000), «The Distance to the Galactic Center», Publications of the Astronomical Society of the Pacific, 112 (768), Bibcode:2000PASP..112..202M, doi:10.1086/316512   Parâmetro desconhecido |doi-access= ignorado (ajuda)
  34. Fujisawa, K.; Inoue, M.; Kobayashi, H.; Murata, Y.; Wajima, K.; Kameno, S.; Edwards, P. G.; Hirabayashi, H.; Morimoto, M. (2000), «Large Angle Bending of the Light-Month Jet in Centaurus A», Publications of the Astronomical Society of Japan, 52 (6): 1021–26, Bibcode:2000PASJ...52.1021F, doi:10.1093/pasj/52.6.1021 , arquivado do original em 2 de setembro de 2009  Parâmetro desconhecido |doi-access= ignorado (ajuda)
  35. Junor, W.; Biretta, J. A. (1994), «The Inner Light-Month of the M87 Jet», in: Zensus, J. Anton; Kellermann; Kenneth I., Compact Extragalactic Radio Sources, Proceedings of the NRAO workshop held at Socorro, New Mexico, February 11–12, 1994, Green Bank, WV: National Radio Astronomy Observatory (NRAO), p. 97, Bibcode:1994cers.conf...97J 
  36. Light-Travel Time and Distance by the Hayden Planetarium Accessed October 2010.
  37. David Mermin (2009). It's About Time: Understanding Einstein's Relativity. Princeton, New Jersey: Princeton University Press. p. 22. ISBN 978-0-691-14127-5