Por Marco Faustino
Geralmente quando você é criança e olha para o céu durante a noite, cada pontinho luminoso você tende a chamar de estrela. Quando você cresce um pouquinho você aprende que uma das primeiras "estrelas" a aparecer no céu quando a noite, não é realmente uma estrela, mas Vênus, o planeta que está à nossa frente em relação ao Sol, sendo um dos mais "brilhantes" na abóbada celeste. Outro planeta que pode ser facilmente identificado a olho nu é Marte, com seu característico brilho avermelhado. Podemos ver alguns planetas brilhando como estrelas à noite, porque eles estão sendo simplesmente iluminados pelo Sol. As cores que os planetas refletem têm relação com o tipo de material de que são feitos. Vênus, por exemplo, é totalmente coberto por uma espessa atmosfera formada por nuvens. É por isso que tem um brilho branco. Ele ainda parece ser o mais brilhante dos planetas, porque ele está próximo da Terra. Já a superfície do planeta vermelho é basicamente composta por minerais de ferro oxidados. Essas partículas "enferrujadas" empoeiram a atmosfera, deixando-o avermelhado. Assim sendo, tirando alguns corpos celestes em nosso Sistema Solar, o restante que vemos no céu são estrelas. Mesmo sendo muito brilhantes, as estrelas ficam tão longe daqui (a estrela mais próxima do Sol, Proxima Centauri, fica a 4,22 anos-luz), que as luzes emitidas por elas chegam como pontos luminosos que "piscam". Esse cintilar das estrelas é causado pela interferência da atmosfera terrestre na percepção das luzes que vêm do espaço. Os planetas, por exemplo, estão mais perto e cintilam menos, porque a luz refletida por eles não está tão longe, logo não sofre tanta alteração quando passa pela nossa atmosfera turbulenta.
Eventualmente, você pode se perguntar quantas estrelas existem no Universo, e não temos muitas respostas concretas sobre isso, até porque esse número varia constantemente. Porém, existem trilhões e trilhões. Somente na nossa Via Láctea, os astrônomos estimam que existam de 100 a 200 bilhões de estrelas. É justamente nesse ponto que você pode parar e pensar: Quantas galáxias existem no Universo? Essa era uma pergunta, cuja resposta até o dia 13 de outubro desse ano, era de aproximadamente 100 a 200 bilhões de galáxias. Porém, tudo isso mudou com um estudo, que demorou 15 anos para ser concluído, de um homem chamado Christopher Conselice, professor de astrofísica da Universidade de Nottingham, na Inglaterra. Ele liderou uma equipe internacional de astrônomos, que descobriu que o Universo observável (iremos comentar sobre esse "termo" no decorrer da postagem) contém, pelo menos, cerca de 2 trilhões de galáxias, cerca de 10 a 20 vezes mais do que se pensava anteriormente. O estudo realizado pela equipe, que foi inicialmente financiado pela "Royal Astronomical Society" ("Sociedade Real de Astronomia"), no Reino Unido, foi publicado na quinta-feira passada (13) no periódico cientifício "Astrophysical Journal".
Essa notícia pode parecer não ter muito significado para vocês, afinal, parece ser somente sobre "Astronomia". Contudo, essa enorme diferença entre o que se pensava anteriormente e essa nova estimativa poderá ter implicações, por exemplo, em equações probabilísticas, tal como a famosa "Equação de Drake", que talvez seja reformulada no futuro para quem sabe especularmos sobre o número de civilizações extratrerrestres inteligentes, que poderiam existir no Universo observável (leia mais:Estamos Sozinhos no Universo? Novo Cálculo Aponta que Não, Porém Civilizações Avançadas Provavelmente Estariam Extintas). Seria um "chute" extremamente especulativo, visto que até mesmo a equação original, destinada a estimar a quantidade de civilizações extraterrestres em nossa galáxia, a Via Láctea, possui fatores que ainda não temos a mínima ideia. Se atualmente a equação original de Drake apresenta o resultado que queremos, dependendo é claro, do nosso otimismo ou do nosso pessimismo sobre os fatores desconhecidos, imagine especular sobre o Universo observável, e acrescentando essa nova estimativa surreal de galáxias? Isso torna ainda mais "astronomicamente improvável", que estejamos sozinhos entre as espécies inteligentes. Vamos saber mais sobre esse assunto?
Alguns Aspectos que Você Precisa Saber Para Entender a Notícia Sobre o Atual "Censo" Galático
Antes que comentarmos sobre essa notícia é muito importante que vocês tenham conhecimento de alguns aspectos para que possam compreender melhor o assunto. Evidentemente, não iremos explicá-lo de forma totalmente técnica. Tentaremos explicar de uma forma dinâmica, com o uso de analogias, para que vocês possam assimilar o conteúdo sabendo apenas o básico, porém essencial, e que servirá, inclusive, para futuras postagens. Sempre que trazemos um conteúdo sobre Astronomia fazemos questão de adotar essa linha, porque nosso objetivo é mostrar a vocês que apesar de "assombroso", qualquer pessoa pode entender sobre o Universo, e quem sabe se apaixonar por ele.
O Universo Observável
Provavelmente vocês devem estar bem curiosos sobre o que mencionamos anteriormente a respeito do "Universo observável". Será que não poderia ser simplesmente "Universo"? Os astrônomos inventaram moda? Tecnicamente não. Existe uma razão para isso, e vamos explicar o porquê.
Segundo a teoria do Big Bang, o Universo começou a partir de um ponto extremamente denso e quente que, ao "explodir", criou o cosmos em expansão que conhecemos. A teoria do Big Bang considera que as galáxias estão se afastando umas das outras, conforme observado por Edwin Hubble, em 1929. Assim, admite-se que, em um passado distante, em torno de 13 bilhões de anos, as galáxias encontravam-se bem mais próximas umas das outras, mas que foram se afastando ao longo do tempo.
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| A teoria do Big Bang considera que as galáxias estão se afastando umas das outras, conforme observado por Edwin Hubble, em 1929 |
Nesse exato momento que você está lendo esse texto, a nossa Via Láctea está se afastando das demais galáxias, assim como as demais galáxias estão se afastando umas das outras. O motivo é que o Universo está se expandindo, como se fosse uma espécie de "bolha". Assim sendo, ao observarmos uma estrela ou galáxia muito distante, digamos a 13 bilhões de anos-luz, atualmente ela não está naquele local. Só vemos ela, porque sua luz demorou essa quantidade de tempo para chegar à Terra, porém ela estaria bem mais longe. Logo, olhar para grandes distâncias é como estar dentro de uma máquina do tempo, e ver o passado.
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| Nesse exato momento que você está lendo esse texto, a nossa Via Láctea está se afastando das demais galáxias, assim como as demais galáxias estão se afastando umas das outras. O motivo é que o Universo está se expandindo, como se fosse uma espécie de "bolha" |
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| Assim sendo, ao observarmos uma estrela ou galáxia muito distante, digamos a 13 bilhões de anos-luz, atualmente ela não está naquele local. Só vemos ela porque sua luz demorou essa quantidade de tempo para chegar à Terra, porém ela estaria bem mais longe. |
Então, basicamente, o "Universo observável"é a parte do Universo, que contém todas as coisas que podem ser observadas da Terra, porque a luz desses elementos chegou até nós. O "observável" na Astronomia não significa necessariamente tudo aquilo que podemos ver diretamente com nossos olhos, mas que os equipamentos construídos pela nossa civilização consigam detectar a luz visível ou então outro tipo de radiação, como a radiação infravermelha. Assista a essa apresentação abaixo do Museu Americano de História Natural, para que você possa ter uma maior noção dessa distância. Vale muito a pena conferir!
Nesse ponto é interessante destacar que o Universo ao "esticar", também acaba "esticando a luz visível", que muitas vezes chega à Terra na forma de infravermelho. Interessante, não é mesmo? Naquela época, ou seja, há 13 bilhões de anos, a distância entre nós e as galáxias mais distantes era "menor". Assim sendo, conforme a luz atravessou o espaço, que está literalmente se esticando, seu comprimento de onda também foi esticado. Aqueles fótons que eram visíveis quando saíram de lá, acabaram tendo seu comprimento de onda alterado para infravermelho durante a viagem até a Terra. Por isso, galáxias mais distantes são melhores observadas no infravermelho do que em luz visível. Resumindo, mesmo que não possamos vê-la diretamente com nossos olhos, elas estão lá, e nossos equipamentos mostram onde elas estão.
Evidentemente, os astrônomos acreditam que o Universo seja bem maior do que aquilo que observamos atualmente, porém não conseguimos "observar" nada além dessa distância, porque a "luz" de objetos mais distantes, quasares, eventuais estrelas, galáxias os demais corpos celestes, que talvez ainda nem tenhamos conhecimento que existam, ainda não chegou até nós. Simples assim.
Pronto, agora você sabe o que é "Universo observável"!
O Paradoxo de Olbers: Por que a noite é escura?
Quando se fala em paradoxo, muitas pessoas têm medo do que possa estar por vir, mas fiquem tranquilos, esse não é tão difícil assim de se entender. Você já se perguntou a razão da noite ser escura? Para muitos essa é uma resposta bem óbvia: se a Terra não está sendo iluminada pelo Sol, então fica escuro, não é? Pois é, não é bem assim. Mesmo quando estamos de "costas" para o Sol, a nossa frente deveríamos ver bilhões de pontos luminosos referentes a infinidade de estrelas que existem no Universo. Deveríamos ver tantas, que o nosso céu deveria ser tão iluminado quanto se fosse pelo nosso próprio Sol. A questão é, porque o céu tem tantos espaços escuros quando deveria estar iluminado? Bem-vindo(a) ao "Paradoxo de Olbers".
Em astrofísica, o paradoxo de Olbers (ou paradoxo da noite escura) argumenta que a escuridão do céu está em contradição com a hipótese de um universo infinito e estático. A escuridão do céu é uma das evidências da não estaticidade do universo, assim como no modelo do Big Bang do Universo, que está em constante expansão. Se o universo fosse estático e populado por uma quantidade infinita de estrelas, qualquer linha de visão partindo da terra coincidiria provavelmente com uma estrela suficientemente luminosa, de forma que o céu seria completamente brilhante. Isso contradiz a observação do céu predominantemente escuro.Aparentemente a primeira pessoa que reconheceu as implicações cosmológicas da escuridão noturna foi Johannes Kepler (1571-1630), em 1610. Kepler rejeitava veementemente a ideia de um universo infinito recoberto de estrelas, que nessa época estava ganhando vários adeptos principalmente depois da comprovação por Galileu Galilei de que a Via Láctea era composta de uma miríade de estrelas, e usou o fato de que o céu é escuro à noite como argumento para provar que o universo era finito, como que encerrado por uma parede cósmica escura.
A questão foi retomada por Edmund Halley (1656-1742) no século XVIII e pelo médico e astrônomo Heinrich Wilhelm Mattäus Olbers (1758-1840) em 1826, quando passou a ser conhecida como "Paradoxo de Olbers". Confira um vídeo publicado no canal de um usuário chamado "Luiz Antônio Melo", no YouTube, que mostra de maneira didática o "Paradoxo de Olbers":
Uma analogia simples de fazer é usando como exemplo uma floresta de árvores. Se você estiver no meio de uma floresta, ao seu redor você irá ver árvores bem espaçadas entre si, mas quanto mais longe você olhar, mais vai diminuir o espaçamento entre as árvores de forma que, no limite da sua linha de visão, as árvores estarão todas juntas e você não vai conseguir ver nada além delas. Portanto, o céu, em média, deveria ser tão brilhante quanto a superfície de uma estrela média, porque estaria completamente coberto delas. Porém, não é isso que vemos, e portanto o raciocínio está errado.
Algumas propostas de solução desse paradoxo já foram apresentadas, vamos citar apenas algumas delas:
1) A poeira interestelar absorve a luz das estrelas.
Comentário: Essa foi a solução proposta por Olbers, mas ela tem um pequeno um problema. Com o passar do tempo, à medida que fosse absorvendo radiação, a poeira entraria em equilíbrio térmico com as estrelas, e passaria a brilhar tanto quanto elas. Isso não ajudava na solução do paradoxo.
2) A expansão do universo degrada a energia, de forma que a luz de objetos muito distantes chega muito desviada pro vermelho e portanto muito fraca.
Comentário: O desvio para o vermelho ajuda na solução, mas os cálculos mostram que a degradação da energia pela expansão do universo não é suficiente para resolver o paradoxo.
3) O universo nem sempre existiu.
Comentário: Essa é a solução atualmente aceita para o paradoxo. Como o universo tem uma idade finita (13,7 bilhões de anos), e a luz tem uma velocidade finita (300.000 km/s), a luz das estrelas mais distantes ainda não teve tempo de chegar até nós. Portanto, o universo que enxergamos é limitado no espaço, por ser finito no tempo. A escuridão da noite é uma prova de que o universo teve um início.
Uma vez que o Universo tem apenas 13,7 bilhões de anos, a idade finita do Universo é a principal explicação ao Paradoxo de Olbers. Entenderam?
O Campo Profundo, Ultra Profundo e Extremamente Profundo do Telescópio Espacial Hubble
Na década de 90, a comunidade astronômica estava enlouquecida com os extraordinários resultados obtidos pelo Telescópico Espacial Hubble. Cada grupo de pesquisa fazia fila e lutava para conseguir algum tempo de observação do telescópio, escolhendo criteriosamente os alvos que trouxessem o melhor resultado científico. E, em meio a tudo isso, um astrônomo chamado Robert Williams teve uma ideia um tanto quanto inusitada: E se apontássemos o Telescópio Espacial Hubble para uma região do espaço onde parecia não haver "nada"? Só havia aparentemente "escuridão".
Apesar disso parecer uma imagem bobagem para diversos astrônomos, Robert Williams acreditava que isso pudesse resultar em algo que mudaria nosso entendimento sobre o Universo. Ele era diretor do STScI (Instituto de Ciência do Telescópio Espacial), centro de pesquisa astronômica responsável pela administração do Hubble, e com isso tinha uma certa liberdade para alocar um tempo, pessoalmente, para projetos que julgasse importantes.
Foi assim que nasceu a primeira imagem do chamado "Campo Profundo do Hubble" ("The Hubble Deep Field", em inglês), ou seja, naquele pequeno espaço onde parecia não haver nada, o telescópio espacial encontrou milhares de galáxias, a distâncias colossais da Terra. Essa se tornou a primeira tentativa, mais efetiva da humanidade, para chegar ao limite do chamado "Universo observável".
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| A imagem foi montada a partir muitas exposições separadamente (342 no total, sendo que 276 foram totalmente processadas e usadas nessa imagem)através da Câmera Planetária de Campo Amplo 2 (WFPC2, sigla em inglês) acoplada ao Telescópio Espacial Hubble, durante dez dias consecutivos entre 18 a 28 de dezembro de 1995 |
Os astrônomos não estavam satisfeitos e queriam ir ainda mais longe. Foi assim que nasceu o "Campo Ultra Profundo do Hubble" ("Hubble Ultra Deep Field" ou "UHDF", em inglês), que nada mais é do uma imagem de uma pequena região do espaço, na constelação de Fornax, composta por dados do Telescópio Espacial Hubble no período de 3 de setembro de 2003 a 16 de janeiro de 2004. Na época, era a imagem mais profunda do universo tirada em luz visível, ilustrando o universo tal como ele era há 13 bilhões de anos atrás (cerca de 400-800 milhões de anos após o Big Bang).
No total, para montar a imagem, foram necessárias 800 exposições (foto), tiradas ao longo do trajeto de 400 voltas da órbita do Hubble, ao redor da Terra.
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| O "Campo Ultra Profundo do Hubble" ("Hubble Ultra Deep Field", em inglês), que nada mais é do uma imagem de uma pequena região do espaço, na constelação de Fornax, composta por dados do Telescópio Espacial Hubble no período de 3 de setembro de 2003 a 16 de janeiro de 2004 |
Embora a maioria dos pontos visíveis na imagem do Hubble também possa ser visto por ondas de comprimento infravermelho por telescópios em terra, o Telescópio Espacial Hubble, até o momento, é o único instrumento que pode fazer observações desses alvos distantes com comprimentos de onda da luz visível. Assista a uma rápida explicação em vídeo do que acabamos de mostrar para vocês, através de um canal de terceiros no YouTube:
Fazendo uma extrapolação em relação ao Universo observável, que é 10 milhões de vezes maior que o trecho fotografado pelo Hubble, os astrônomos chegaram a um número incrível: o nosso Universo observável deveria ter no mínimo 100 bilhões de galáxias. Porém, esse não é o fim da história. Existem galáxias que tem o brilho mais fraco ainda, que 11 dias de observação do Hubble não seriam suficientes para captar.
Quantas galáxias a mais não apareceriam se os astrônomos tivessem um pouco mais de paciência? Assim sendo, os astrônomos repetiram o mesmo processo, só que durante um período de 22,5 dias, espalhados pelo período de uma década, mais do que o dobro do tempo do Campo Ultra Profundo, e em uma região ainda menor. O resultado foi o chamado "Campo Extremamente Profundo do Hubble" (XDF).
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| Comparativo entre o "Campo Ultra Profundo do Hubble" (à esquerda) e o "Campo Extremamente Profundo do Hubble" (à direita). Impressionante, não é mesmo? |
Veja a comparação do XDF com o tamanho da lua, em um quadrado que cobre um ângulo de 1°:
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| Comparativo do XDF com o tamanho da lua, em um quadrado que cobre um ângulo de 1° |
Como os Astrônomos Chegaram ao Exorbitante Número de 2 Trilhões de Galáxias no Universo Observável?
Finalmente chegamos ao assunto principal de nossa postagem, mas você vai perceber que tudo aquilo que mostramos antes para vocês, irá fazer uma diferença fundamental na hora de compreender e entender a importância dessa notícia, principalmente para aqueles que gostam de teorizar se estamos ou não sozinhos no Universo.
Conforme mencionamos no início dessa postagem, Christopher Conselice, professor de astrofísica da Universidade de Nottingham, na Inglaterra, liderou uma equipe internacional de astrônomos, que descobriu que o Universo observável contém, pelo menos, cerca de 2 trilhões de galáxias, cerca de 10 a 20 vezes mais do que se pensava anteriormente. O estudo realizado pela equipe, que foi financiado pela "Royal Astronomical Society" ("Sociedade Real de Astronomia"), no Reino Unido, foi publicado na quinta-feira passada (13) no periódico cientifício "Astrophysical Journal".
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| Christopher Conselice, professor de astrofísica da Universidade de Nottingham, na Inglaterra |
A análise matemática dos modelos, usando a densidade calculada das galáxias e o volume para cada região mapeada de espaço, permitiu aos pesquisadores deduzirem quantas galáxias não conseguimos ver em nossas observações, e com isso, calcularem a quantidade de galáxias espalhadas pelo Universo observável.
Além disso, o estudo analisou o número de galáxias que estavam presentes no passado distante em comparação com o número de galáxias que existem agora. Ao olhar para 13 bilhões de anos-luz em relação ao passado, logo após o Big Bang, os pesquisadores descobriram que havia 10 vezes mais galáxias no Universo observável antigo do que há agora. A maioria delas eram pequenas, praticamente do tamanho das galáxias satélites que orbitam a Via Láctea, mas que muito provavelmente se fundiram para formar galáxias ainda maiores. Resumindo? Atualmente não teríamos mais 2 Trilhões de Galáxias, mas um pouco menos do que isso.
"Isso é muito surpreendente, pois sabemos que, ao longo dos 13,7 bilhões de anos de evolução cósmica desde o Big Bang, as galáxias seguem crescendo através da formação de estrelas e fusões com outras galáxias. Encontrar mais galáxias no passado implica que a 'evolução significativa' deve ter ocorrido para reduzir o seu número através de uma extensa fusão de sistemas", disse Christopher Conselice.
Essa a "evolução significativa"é a fusão contínua de galáxias menores para formar maiores, assim como observamos atualmente. Portanto, o novo modelo poderia ajudar os pesquisadores a entender a formação do Universo moderno, com uma maior precisão do que existe hoje em dia.
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| O professor Conselice, em parceria com pesquisadores da Universidade de Edimburgo, na Escócia, e da Universidade de Leiden, na Holanda, utilizou o trabalho e os dados obtidos por Wilkinson, de diversos telescópios ao redor do mundo, especialmente de imagens do campo profundo e ultra profundo do Telescópio Espacial Hubble, para criar mapas 3D de diferentes regiões do universo |
A diminuição do número de galáxias conforme o tempo avança também contribui para a solução para Paradoxo de Olbers: Por que o céu è escuro à noite, se o Universo contém uma infinidade de estrelas? A equipe chegou à conclusão de que, efetivamente, há realmente uma tal abundância de galáxias que, em princípio, cada pedacinho no céu contém parte de uma galáxia. No entanto, a luz das estrelas das galáxias é invisível ao olho humano e a maior parte dos telescópios modernos, devido a outros fatores conhecidos que reduzem a luz visível e ultravioleta no universo. Esses fatores são a vermelhidão da luz devido à expansão do espaço (radiação infravermelha), a natureza dinâmica do universo, e a absorção da luz pela poeira e gás intergalático. Isso tudo combinado mantém o céu escuro para os seres humanos durante a noite.
A enorme diferença no número de galáxias também tem implicações a longo prazo. Equações probabilísticas, que estimam o número hipotético de civilizações extraterrestes, assim como a Equação de Drake, terão que ser modificadas para dar conta do aumento dramático no número de galáxias estimadas existentes no Universo observável - algo que o torna ainda mais astronomicamente improvável que estejamos sozinhos como espécie inteligente. Assista também ao vídeo do canal "Space.com", no YouTube, a respeito desse estudo (em inglês):
Como vocês podem ver, a notícia parece curta, parece simples, mas possui aspectos que provavelmente passariam batidos por vocês, e não compreenderiam o quão fantástica a Astronomia pode ser. Um verdadeiro quebra-cabeça, que vale a pena conhecer, ainda que aos poucos, cada peça, porque você vai carregar esse conhecimento, e eventualmente, contar para outras pessoas. Quando tivermos uma notícia ou matéria bem mais extensa, o que antes você pensava impossível de entender, vai perceber que é possível e não é tão difícil, porque você já descobriu onde se encaixa cada uma das peças. Ao aprender o significado de apenas mais uma, você sempre terá um resultado ainda mais profundo ou até mesmo diferente.
Em face de um universo tão amplo, é fácil sentir tanto medo e uma sensação de insignificância aqui na Terra. Essa é uma pequena lembrança dos pensamentos de Carl Sagan sobre a imagem que ficou conhecida como "Pale Blue Dot" ("Um Pálido Ponto Azul", em português), uma foto tirada do nosso planeta Terra pela sonda espacial Voyager 1, a partir de uma distância de 6 bilhões de quilômetros, quase tão longe quanto Plutão.
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| A imagem que ficou conhecida como "Pale Blue Dot" ("Um Pálido Ponto Azul", em português), uma foto tirada do nosso planeta Terra pela sonda espacial Voyager 1, a partir de uma distância de 6 bilhões de quilômetros, quase tão longe quanto Plutão |
Até a próxima, AssombradOs!
Criação/Tradução/Adaptação: Marco Faustino
Fontes:
http://hypescience.com/imagem-mais-profunda-ja-feita-do-universo-mostra-que-erramos-a-contagem-das-galaxias-em-ao-menos-75-bilhoes/
http://mensageirosideral.blogfolha.uol.com.br/2016/10/14/astronomos-estimam-quantas-galaxias-ha-no-universo-observavel-por-baixo-2-trilhoes/
http://noticias.uol.com.br/ciencia/ultimas-noticias/redacao/2014/03/11/clique-ciencia-por-que-alguns-planetas-brilham-a-noite.htm
http://oglobo.globo.com/sociedade/ciencia/hubble-revela-que-universo-tem-dez-vezes-mais-galaxias-do-que-se-pensava-20282994
http://revistagalileu.globo.com/Ciencia/noticia/2016/08/nosso-universo-observavel-e-bem-menor-do-que-se-pensava.html
http://sci.esa.int/hubble/58444-observable-universe-contains-ten-times-more-galaxies-than-previously-thought-heic1620/
http://veja.abril.com.br/ciencia/universo-tem-2-trilhoes-de-galaxias-10-vezes-mais-que-o-esperado/
http://www.galeriadometeorito.com/2014/10/quantas-estrelas-existem-no-ceu.html#.WAT4cEBvB0o
http://www.popularmechanics.com/space/a23361/universe-20-times-more-galaxies/
http://www.ras.org.uk/news-and-press/2910-a-universe-of-two-trillion-galaxies
https://en.wikipedia.org/wiki/Pale_Blue_Dot
https://pt.wikipedia.org/wiki/Campo_Profundo_do_Hubble
https://www.nottingham.ac.uk/physics/people/christopher.conselice
https://www.sciencedaily.com/releases/2016/10/161013111709.htm