Astrofísica

E se uma barra de um ano-luz fosse empurrada?

Falar de objetos no espaço é sinônimo de grandes distâncias, mas o fato é que a luz é a coisa mais rápida que temos no universo. Não há nada mais rápido que isso e, qualquer coisa que ouse tentar ultrapassar os 300 mil km/s vai ferir as leis da física que regem o cosmos. Mas imagina só a seguinte situação hipotética: a humanidade, por algum motivo, constrói um enorme bastão de ferro que mede um ano-luz de comprimento. Se uma pessoa muito forte, mas muito forte empurrar esse bastão em uma das extremidades, a outra ponta vai se deslocar no mesmo instante? Ou vai demorar um ano para que o outro lado se mova?

A velocidade que as ondas eletromagnéticas se propagam pelo cosmos é imensa, mas o tamanho do espaço é tão gigantesco que às vezes a luz pode demorar anos e mais anos para se deslocar por uma grande distância. Para você ter uma noção, nem quando olhamos a Lua estamos vendo ela em tempo real, mas há um atraso de pouco mais de um segundo para que a luz refletida na superfície chegue até a Terra. Não tem como negar que a natureza da velocidade da luz é uma das coisas mais fascinantes que existem no universo. Na realidade, quando falamos em 300 mil km/s isso se trata de apenas um número arredondado, mas qualquer onda de natureza eletromagnética vai se propagar no vácuo a exatos 299.792,458 quilômetros a cada segundo. Isso é suficiente para ir da Terra até o Sol em 8 minutos, para Alpha Centauri em 4 anos, até Sirius em 8 anos e em Andrômeda em mais de 2 milhões de anos.

Créditos: ESO/L. Calçada

Albert Einstein já dizia que é impossível um objeto com matéria superar 300 mil km/s porque isso dependeria de energia infinita para acelerar o tal objeto, o que faz a questão da barra de um ano-luz ficar ainda mais interessante. Mas agora que temos uma noção melhor sobre as escalas, vamos entender só um pouco mais do que se trata a luz exatamente. Bom, resumindo a luz é nada mais nada menos que uma manifestação de eletricidade e magnetismo, gerada quando partículas eletricamente carregadas se movem no universo gerando um campo eletromagnético, podendo gerar então uma onda que se auto propaga. Dependendo da frequência com que essas ondas são geradas por segundo, vamos ter ondas de todo o espectro eletromagnético.

Sabendo de toda essa natureza da luz, então que aconteceria se alguém movesse um bastão de um ano-luz? Obviamente, a questão não tenta responder a viabilidade de uma estrutura tão grande, mas vamos ter em mente que essa barra seja feita de ferro. Afinal, o material também é um fato importante aqui. Essa barra de um ano-luz daria para sair do sistema solar completamente e, quando alguém movesse a estrutura ela estaria sujeita a rigidez do material. A luz que sairia de você para o outro observador seria constante, mas a estrutura atômica da barra é feita de matéria e, como vimos, o universo não permite uma velocidade maior que a da luz. A partir do momento em que fosse deslocada, o ferro da barra em níveis atômicos sofreria compressão e geraria uma onda mecânica. E sabe o que é uma onda mecânica também? Pois é, o próprio som que ouvimos.

A luz é uma onda eletromagnética, o som é uma onda de compressão e depende de um meio se propagar. Logo, uma onda de compressão vai estar sujeita ao material em que está se propagando e a sua rigidez. A velocidade dessa onda de compressão no ferro é de quase 6 km/s e essa seria a velocidade na qual os átomos de ferro iam empurrando um aos outros ao longo dessa barra de um ano-luz. Dessa forma, como os átomos da barra são de matéria, eles se deslocam à medida que esse movimento se propaga pelo material e é impossível essa barra mover do outro lado antes ou ao mesmo tempo que a luz de quem está movendo chegue por lá. Então, as ondas mecânicas são causadas por átomos com massa interagindo uns com os outros através da força eletromagnética. As flutuações no campo eletromagnético não podem ir mais rápido do que a velocidade da luz no vácuo, então não há mecanismo para uma onda mecânica viajar mais rápido do que a velocidade da luz. Bom, já que o experimento está ocorrendo no espaço, então a luz do evento demoraria um ano para chegar até lá, mas o movimento da barra só iria ser percebido em 50 mil anos.

No final das contas, a barra sequer se moveria, mas se fosse possível, qualquer deslocamento demoraria o tempo em que uma onda mecânica se desloca pelo material. Lembre-se: a física não permite que nada ultrapasse a velocidade da luz. No entanto, é impressionante como essa simples pergunta nos fez aprender mais sobre a natureza das ondas que se propagam no universo.


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