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Ano-luz

unidade de medida

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
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]

Definições

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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 (299792458 m/s). 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 31 556 925,9747 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 9,460 536 207×1015 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, 9,460 528 405×1015 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]

História

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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 termo

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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.
1.5×108 – 2.5×108 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 relacionadas

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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 1⁄31557600 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 pé 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]
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:1212.4277Acessível livremente . doi:10.1051/0004-6361/201220509 
  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/0306220Acessível livremente , doi:10.1086/380188 
  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:10.1086/316512Acessível livremente  
  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/52.6.1021Acessível livremente , arquivado do original em 2 de setembro de 2009 
  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 
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