FOTOGRAFIA DO UNIVERSO

Uma Investigação Científica


CAPÍTULO 1 - O EFEITO DOPPLER
Em 1842, o físico Johann Doppler sugeriu uma teoria muito interessante a respeito de como as ondas emitidas ou refletidas por um objeto em movimento apresentam uma distorção relativa ao observador. Para simplificar, pense num carro de fórmula 1. Quando ele está vindo em sua direção, o barulho do motor é agudo, mas, assim que ele passa por você e começa a se distanciar, o barulho torna-se grave. O mesmo acontece para um pedestre quando passa um carro em alta velocidade buzinando. O som se distorce. E existe uma regra bem definida para esta distorção (comprovada em 1845): o comprimento de onda parece maior quando o objeto se aproxima, e menor quando ele se afasta.

Logicamente, o que vale para as ondas sonoras também vale para as luminosas. Quando o objeto que emite ou reflete a luz está se aproximando do observador, sua luminosidade tende ao azul (violeta), e quando ele está se distanciando, sua luz fica levemente avermelhada. Na nossa vida, só conseguimos perceber a distorção do som, afinal, a velocidade da luz é MUITO alta. Alta demais para que, na distância que nossos olhos alcançam, consigamos ver qualquer distorção. Mas, em comparação, o som se move muito lentamente. E todos já experimentaram o efeito Doppler nas ondas sonoras.





CAPÍTULO 2 - A QUESTÃO DO TAMANHO
No início do século XX, a Teoria da Relatividade Geral, de Albert Einstein, propunha um Universo em eterno movimento. De acordo com as equações, era impossível que o Universo estivesse estático – ele estaria OU se expandindo, OU se contraindo, sempre. Porém, isso era um absurdo na época; todos tinham a convicção de que o Universo era estático. Nem mesmo o próprio Einstein aceitou esta descoberta, compreendendo-a como uma falha do esquema matemático, algo que mostrava que faltam variáveis na conta. Assim, ele bolou a “constante cosmológica” para permitir que o Universo permanecesse sempre com o mesmo tamanho.

Mas, alguns anos depois, um matemático e padre católico chamado Georges Lemaître desafiou as idéias de Einstein e propôs um universo em expansão. Um universo, acima de tudo, com início. Este início teria ocorrido no “átomo primevo”, um único ponto que concentrava tudo que há (inclusive o próprio espaço). Quando este padre e Einstein se encontraram, o cientista rejeitou completamente as idéias do religioso, dizendo até mesmo, que sua física não era muito boa.





CAPÍTULO 3 - O TAMANHO DA QUESTÃO
Apenas novas observações poderiam colocar um fim à discussão entre Einstein e Lemaître. Em 1919, um advogado chamado Edwin Hubble entrou para a equipe do Observatório de Mount Wilson, o melhor local nos EUA para a observação do espaço. Em 1923, após exaustivas observações, Hubble provou que o que se conhecia antes por “nebulosas” eram, na verdade, galáxias externas à Via-Láctea. Isso foi uma grande novidade na época. Para conseguir esta prova, foram necessárias, no telescópio, fotografias com até 40 horas de exposição!!! Mas lembre-se de que a terra gira torno de si mesma e em torno do sol! Como só era possível tirar tais fotos à noite, isso significa que Hubble passou várias noites seguidas controlando manualmente o telescópio, gerando, finalmente, as imagens mais nítidas já tiradas até então. Ele manipulava o telescópio durante toda uma noite, mantendo sempre as mesmas nebulosas no foco exato. Um pouco antes do amanhecer, parava aquela exposição e voltava na noite seguinte, continuando a fotografar exatamente o mesmo ponto, acompanhando o movimento “das estrelas” (na verdade é o movimento da Terra que fazia tudo girar) durante a noite inteira. Considerando a nitidez das fotografias, esta foi uma tarefa descomunal. Analisando meticulosamente o brilho individual de cada estrela, Hubble conseguia medir a distância entre nós e a galáxia fotografada. Ele descobriu que a galáxia mais próxima está a mais de 1 milhão de anos-luz de nós.



[fotografia tirada por Edwin Hubble em meados 1920]

Muitos séculos antes, pensava-se que o centro do Universo era a Terra. Depois disso, admitiu-se que o nosso sol seria o centro do Universo. Mais tarde, o centro passou a ser o centro da Via-Láctea. Mas Hubble demonstrou que existem muitíssimas outras galáxias, maiores, menores e tão grandes quanto a nossa, cada uma podendo conter 100 bilhões de estrelas e até mais. Foi neste momento que começou a se difudir a noção de Universo que temos hoje em dia.





CAPÍTULO 4 - <<1842 -> 1932>>
Em 1929, uma grande revolução aconteceu na cosmologia: Hubble provou, ao analisar o desvio pro vermelho na luminosidade das estrelas (efeito Doppler), que as galáxias estavam se distanciando umas das outras. E, ainda mais curioso, a velocidade com que se distanciam é proporcional à distância que há entre elas! Einstein ainda não estava convencido e, em 1932, viajou para a Califórnia para encontrar Hubble. Lemaître, sabendo do encontro, viajou para confrontar Einstein, e os três, juntos, uniram observação com teoria, chegando, de fato, à conclusão de que o Universo está em expansão (bastava Einstein retirar a variável - ou melhor, a constante - que colocara forçadamente: a “constante cosmológica”!).

Primeiro ponto para a teoria do Big-Bang: o Universo NÃO é estático, ele está se expandindo para todos os lados, exatamente como uma explosão. Hoje em dia, a teoria mais aceita sobre a origem do Universo é, exatamente, a teoria do Big-Bang, originada das idéias de Lemaître. Mas ainda havia outros pontos a serem explicados antes que ela fosse amplamente aceita. O padre soube da confirmação da teoria do Big-Bang (desenvolvida pelo físico George Gamov) apenas em 1965, um ano antes de morrer.





CAPÍTULO 5 - CONFIRMAÇÃO
Este tal de Gamov demonstrou como os elementos básicos Hidrogênio e Hélio, que correspondem a aproximadamente 99% de toda a matéria do Universo, teriam surgido a partir do Big-Bang. Antes desta teoria, não era possível encontrar no Universo pontos quentes o suficiente para produzir estes elementos. Era uma falha irremediável na teoria do Universo Estático. Este foi outro ponto que contribuiu muito para a aceitação da teoria do Big-Bang, mas ela não se tornaria a teoria-padrão até que Arno Penzias e Robert Wilson encontrassem a prova final. O que aconteceu foi que Gamov demonstrou que, caso o Big-Bang tivesse realmente ocorrido, precisaria existir uma “radiação de fundo”, uma radiação residual desta explosão grotesca. E tal radiação nunca havia sido detectada.

Arno e Robert conseguiram, após criar um equipamento receptor muito potente, detectar este ruído de fundo (mas estavam pesquisando outra coisa, queriam encontrar sinais de inteligência alienígena, sinais de rádio externos à terra!). Por isso, sem saber o que haviam encontrado, passaram um ano inteiro acreditando que o ruído poderia estar vindo de uma falha no equipamento, e testaram e re-testaram o equipamento incontáveis vezes. Foi necessário encontrar outro grupo de cientistas para que a descoberta fosse reconhecida. Este segundo grupo estava pesquisando exatamente o ruído de fundo, mas não possuía um aparelho receptor suficientemente potente. A união dos dois grupos foi de grande valor para a comunidade científica. Mas ainda resta saber como eles tiveram certeza de que não era um problema na recepção, já que o ruído era classificado como “ruído branco”, ou seja, parecido com aquele barulho de uma TV dessintonizada.

Procederam usando a matemática e a física para prever o decaimento energético (o “rastro”) de tal explosão: se realmente existisse uma radiação residual do Big-Bang, ela não poderia ser uniforme, deveria ter partes mais intensas e outras menos (pois galáxias estavam se formando, matéria estava influenciando as ondas). Mas o ruído branco não parecia variar de intensidade quando eles apontavam o aparelho receptor para outros locais no Universo. Foi apenas com o amadurecimento do estudo das microondas, que foi possível identificar a variação prevista pela teoria: ela era menor do que a esperada, mas estava lá e confirmava a existência de uma explosão grotesca, ocorrida há bilhões de anos, cujos resíduos estão espalhados por toda a extensão do universo conhecido.





CAPÍTULO 6 - AS DUAS CONTROVÉRSIAS
Até este ponto, a maioria absoluta concorda com os fatos estabelecidos. Porém, é a partir daqui que as coisas realmente podem variar. Temos a certeza de que não conhecemos todo o Universo. É possível que este Big-Bang não seja um evento absoluto, mas somente localizado. Ou seja, o Big-Bang aconteceu, e deu início a todo o universo que conhecemos, mas não necessariamente a todo o Universo. Ele pode ter criado apenas o universo conhecido (ou muito mais), mas é possível que, entre a infinidade de partes do Universo que ainda não conhecemos, algumas ou muitas não tenham sido criadas pelo Big-Bang.

Outra possibilidade é a de que a Teoria da Relatividade Geral esteja incorreta. Mas, até hoje, ela teve sucesso em prever todas as observações no universo conhecido.





CAPÍTULO 7 - CONCLUSÃO
Ainda não se sabe se o Big-Bang deu origem a todo o Universo ou a apenas uma parte, mas não há dúvida de que ele aconteceu. A teoria precisa ser desenvolvida no seguinte sentido: o que acontece em uma singularidade (como no “átomo primevo”, ou no centro de um buraco negro). Nestas situações, a Teoria da Relatividade Geral não entra – ela mesma prevê isso, mas queremos ir além. É atrás desta brecha que muitos cientistas estão se direcionando. É improvável que tal descoberta altere muito as leis que já conhecemos, pois já conseguimos prever muito bem as situações no universo conhecido com as leis que temos; as novidades provavelmente serão circunscritas a singularidades. Mas podemos ter belos vislumbres sobre o que ainda não entendemos, como a matéria escura e, quem sabe, outros universos.

Afinal, houve um tempo em que a Terra era o centro do Universo...