Quanta coisa existe em um ano-luz ?

“Ano-luz” é a maior medida de distância, que costumamos usar ao lidar com lugares realmente longes, como planetas e estrelas.

Imagine o quanto esta distância significa. Mesmo que o nome seja um pouco confuso, você provavelmente já sabe que um ano-luz é a distância que a luz percorre em um ano inteiro. Agora monte mentalmente um cubo com esta distância em cada um dos quatro lados. Quanto de “material” existe na figura geométrica? E, por outro lado, quão vazia ela seria? Tudo depende de onde você colocar o seu cubo imaginário gigantesco.

E se você pudesse viajar na velocidade da luz?

O simples fato de mentalizar este cubo, com um ano-luz de comprimento em cada, já é uma tarefa um tanto complicada para nossos limitados cérebros. Lembre-se: a luz possui uma velocidade de quase 300.000 quilômetros por segundo. Em um ano, são aproximadamente 10 trilhões de quilômetros. 365 dias viajando na velocidade da luz vai te levar para bem longe de casa.

Mas vamos adiante. A questão de quanta “coisa” existe neste cubo gigantesco também passa pela oposição ao quanto de “vazio” existe nele. Ou seja, além de estarmos à procura de seu conteúdo, também estamos interessados na quantidade de “nada” que existe lá dentro. E uma resposta definitiva só pode ser dada ao estabelecer um local para estudarmos o conteúdo do cubo.

Para ajudar na visualização da questão, assista ao vídeo abaixo. Para ativar as legendas automáticas com tradução, basta clicar no primeiro botão da esquerda para a direita no canto direito do vídeo, selecionar “ativo” e depois escolher o português. As legendas na nossa língua estão relativamente boas.

Tomemos como cenário para nosso experimento o núcleo de uma galáxia e encontraremos estrelas por todo o lugar. Quem sabe possamos nos posicionar no coração de um aglomerado globular? Ou em uma nuvem de estrelas? Também poderíamos inserir nosso cubo nos subúrbios da Via Láctea. Há, ainda, grandes espaços vazios que existem entre galáxias, onde não há quase nada.

13,2 bilhões de anos-luz: a foto mais distante que o Hubble consegue tirar

Agora vamos à matemática louca presente neste exercício de imaginação. Primeiro, vamos descobrir a densidade média da Via Láctea, que possui cerca de 100 mil anos-luz de diâmetro e mil anos-luz de espessura. O volume total da Via Láctea é de cerca de 8 trilhões de anos-luz cúbicos. E a massa total da Via Láctea chega a incríveis 6 x 10 elevado à potência de 42 quilogramas.
Fazendo todas estas contas cheias de algarismos, você terá uma densidade de 8 x 10 elevado à potência de 29 quilos por ano-luz. Ou seja, um 8 seguido de 29 zeros. Parece muita coisa – e realmente é.

Na realidade, este valor corresponde a cerca de 40% da massa do sol. Em outras palavras, em média, em toda a Via Láctea, há cerca de 40% da massa do sol em cada ano-luz cúbico. Porém, em um metro cúbico médio, existe apenas cerca de 950 atogramas (unidade de medida que representa um quintilhonésimo [bilionésimo do bilionésimo] do grama, ou seja, 10 elevado a -18 gramas) – o que é bastante próximo a nada. A efeito de comparação, o ar – a nossa referência de “quase nada” – tem mais de um quilo de massa por metro cúbico.

Nas regiões mais densas da Via Láctea, como dentro de aglomerados globulares, é possível observar estrelas com densidade 100 ou até mil vezes maior do que a nossa região da galáxia. As estrelas podem ficar tão próximas entre si quanto o raio do sistema solar.

Viaje a bilhões de anos-luz de distância neste vídeo

Entretanto, a história é diferente nas grandes regiões interestelares, onde a densidade cai significativamente. Há apenas algumas centenas de átomos individuais por metro cúbico no espaço entre estrelas. E nos vazios intergalácticos, a situação é ainda mais extrema: há apenas um punhado de átomos por metro.
Respondendo à pergunta do título… Quanta coisa existe em um ano-luz? Bem, como vimos, tudo depende do local que você escolhe para analisar. Mas se você pudesse espalhar toda a matéria que existe no universo, chacoalhando-o como se fosse um globo de neve, a resposta seria: praticamente nada.