A vida do cosmo, desde o seu nascimento até a sua morte infinita - Parte 1
PETER MOON
O astrônomo americano Edwin Hubble (1889-1953) era obcecado pela luz das nebulosas desde os tempos do seu doutorado, defendido em 1917 na Universidade de Chicago. Obtido o título, Hubble foi trabalhar no Observatório de Monte Wilson, em Pasadena, Califórnia. Em 1919, lá foi instalado um novo telescópio, à época o mais poderoso do mundo, com uma lente de 2,5 metros de diâmetro. Todas as noites sem nuvens, de preferência durante a Lua Nova quando o céu é mais escuro, Hubble fotografava nebulosas. Até os anos 1920, todas as galáxias eram chamadas nebulosas. Ainda não havia a certeza de que aquelas pequenas manchas difusas pigmentadas de estrelas eram, na verdade, outras galáxias externas à nossa Via Láctea. Para a astronomia, as “nebulosas” faziam parte da Via Láctea. A nossa galáxia, portanto, era a única galáxia do universo, confundindo-se com o mesmo. Com Hubble, tudo mudou.
Em 1923, Hubble conseguiu medir com precisão a distância da grande “nebulosa” Andrômeda. Hubble descobriu que Andrômeda estava distante 2 milhões de anos-luz da Terra (a distância correta, é 2,5 milhões de anos-luz). Portanto, Andrômeda era uma outra galáxia externa à nossa. A descoberta reformulou a visão do cosmo. De uma hora para a outra, a Via Láctea que se confundia com o universo passou a ser só mais uma entre bilhões de galáxias. A descoberta de Hubble foi tão importante quanto aquela feita por Copérnico 400 anos antes, quando o padre-astrônomo polonês tirou a Terra do centro do universo.
Uma vez constatado que a imensa maioria das nebulosas eram na verdade galáxias (mas nem todas, pois na Via Láctea existem nebulosas formadas a partir de supernovas, estrelas que explodiram), Hubble passou a calcular a distância de centenas de galáxias no céu. Descobriu que todas estão mais longe que Andrômeda. Descobriu também que, quão mais distante se encontra uma galáxia, mais rapidamente ela se afasta da Via Láctea. Em outras palavras, Hubble descobriu que a imensa maioria das galáxias está se afastando umas das outras. Ora, se elas estão se afastando, então num passado remoto estavam mais próximas, e mais próximas, e mais próximas. Quando Hubble anunciou ao mundo em 1929 que o universo está em expansão, os cosmologistas correram a tentar entender o significado daquela nova ordem da Natureza. Daí surgiu, nos anos 1930, a teoria do Big Bang.
O Big Bang
Segundo a teoria do Big Bang, se o universo está em expansão, então em um passado remoto todas as galáxias que hoje se afastam umas das outras deveriam estar unidas num único local, um ponto diminuto de massa e temperatura infinitas. Quando este ponto diminuto e incompreensível, ou melhor, esta “singularidade” - como reza o jargão matemático - explodiu, então nasceu o universo. A matéria e a energia concentradas naquele ponto foram lançadas em todas as direções - e continuam se afastando desde então. Dos escombros da explosão primordial se formaram as galáxias, as estrelas, os planetas e a vida.
Se a Teoria do Big Bang fazia sentido do ponto de vista matemático e fornecia uma explicação para o fenômeno observado da expansão universal, faltava comprovar sua validade. Isto ocorreu em 1965, quando os engenheiros americanos Arno Penzias e Robert Wilson, trabalhando nos Laboratórios Bell, em Nova Jersey, detectaram a radiação cósmica de fundo, o eco do Big Bang. A radiação cósmica de fundo é uma emissão de microondas que permeia o cosmo. Ela pode ser imaginada como um ruído inaudível, o menor “som” que reverbera no espaço, e seria o “eco” da explosão.
A detecção da radiação cósmica de fundo comprovou que o cosmo surgiu no Big Bang e que, de fato, num passado remoto toda a matéria e a energia das galáxias ocupavam um mesmo ponto. Quando foi isso?
Até os anos 1980, a idade do cosmo era duvidosa. Havia um senso comum que o universo não poderia ter mais de 20 bilhões de anos, pois as galáxias mais distantes observadas estavam a menos de 10 bilhões de anos-luz da Terra. Para determinar com precisão a idade do universo era necessário medir com precisão a idade da radiação cósmica de fundo. Isto foi feito em 1993, graças às medições do satélite COBE (Cosmic Background Explorer), um projeto do astrofísico americano George Smoot. Os dados coletados pelo satélite COBE levaram à conclusão de que a radiação cósmica de fundo foi emitida 379 mil anos após o Big Bang. Este, por sua vez, explodiu há 13,75 bilhões de anos.
As cinco idades do universo
O universo tem 13,75 bilhões de anos. Ele é muito antigo e, paradoxalmente, ainda muito jovem, quando o termo de comparação é o futuro infinito. A primeira idade do universo, a Era Primordial, foram os 379 mil anos decorridos do Big Bang até a emissão da radiação cósmica de fundo. Todas as partículas subatômicas, os prótons, nêutrons e elétrons constituintes da matéria das 400 bilhões de galáxias do universo visível foram forjados naquele curtíssimo lapso de tempo de 379 mil anos.
A segunda idade do universo, a Era das Estrelas, veio em seguida. Matéria e energia foram se expandindo e, graças à ação da gravidade, as primeiras estrelas acenderam. Foi como se bilhões de velas de um candelabro cósmico entrassem em combustão no mesmo instante. Foi quando “fez-se a luz”, como diriam os religiosos, embora nenhuma ação sobrenatural tenha atuado para iluminar o universo. Para isto, bastam as leis da física.
As estrelas foram se aglutinando em galáxias e o cosmo começou a tomar a forma que conhecemos. O processo foi rápido. A Via Láctea e a maioria das galáxias começaram a se formar há cerca de 13,2 bilhões, menos de 500 milhões de anos após o Big Bang.
Nosso Sol, o Sistema Solar e a Terra se formaram há quase 4,6 bilhões de anos. A vida evoluiu entre 4 bilhões e 3 bilhões de anos atrás. Os continentes foram povoados por plantas e animais há 500 milhões de anos. Os primeiros primatas evoluíram há 50 milhões de anos. O elo comum entre homens e chimpanzés viveu há cerca de 6 milhões de anos, e o Homo sapiens evoluiu na África há 200 mil anos. Nossa capacidade cognitiva e o dom da fala foram adquiridos há, no máximo, 70 mil anos, embora talvez jamais o saibamos com certeza.
O universo ainda está na sua infância. Ele ainda vive a sua segunda idade, a Era das Estrelas. Baseado no estado atual dos conhecimentos, pode-se imaginar que o universo terá ao todo cinco idades, sendo que a quinta não terá fim, pois será infinita. Cada uma das cinco idades do cosmo será um tema para as próximas colunas. Está feito o convite. Vamos viajar do Big Bang ao infinito?
Continua em: A era primordial
PETER MOON
O astrônomo americano Edwin Hubble (1889-1953) era obcecado pela luz das nebulosas desde os tempos do seu doutorado, defendido em 1917 na Universidade de Chicago. Obtido o título, Hubble foi trabalhar no Observatório de Monte Wilson, em Pasadena, Califórnia. Em 1919, lá foi instalado um novo telescópio, à época o mais poderoso do mundo, com uma lente de 2,5 metros de diâmetro. Todas as noites sem nuvens, de preferência durante a Lua Nova quando o céu é mais escuro, Hubble fotografava nebulosas. Até os anos 1920, todas as galáxias eram chamadas nebulosas. Ainda não havia a certeza de que aquelas pequenas manchas difusas pigmentadas de estrelas eram, na verdade, outras galáxias externas à nossa Via Láctea. Para a astronomia, as “nebulosas” faziam parte da Via Láctea. A nossa galáxia, portanto, era a única galáxia do universo, confundindo-se com o mesmo. Com Hubble, tudo mudou.
Em 1923, Hubble conseguiu medir com precisão a distância da grande “nebulosa” Andrômeda. Hubble descobriu que Andrômeda estava distante 2 milhões de anos-luz da Terra (a distância correta, é 2,5 milhões de anos-luz). Portanto, Andrômeda era uma outra galáxia externa à nossa. A descoberta reformulou a visão do cosmo. De uma hora para a outra, a Via Láctea que se confundia com o universo passou a ser só mais uma entre bilhões de galáxias. A descoberta de Hubble foi tão importante quanto aquela feita por Copérnico 400 anos antes, quando o padre-astrônomo polonês tirou a Terra do centro do universo.
Uma vez constatado que a imensa maioria das nebulosas eram na verdade galáxias (mas nem todas, pois na Via Láctea existem nebulosas formadas a partir de supernovas, estrelas que explodiram), Hubble passou a calcular a distância de centenas de galáxias no céu. Descobriu que todas estão mais longe que Andrômeda. Descobriu também que, quão mais distante se encontra uma galáxia, mais rapidamente ela se afasta da Via Láctea. Em outras palavras, Hubble descobriu que a imensa maioria das galáxias está se afastando umas das outras. Ora, se elas estão se afastando, então num passado remoto estavam mais próximas, e mais próximas, e mais próximas. Quando Hubble anunciou ao mundo em 1929 que o universo está em expansão, os cosmologistas correram a tentar entender o significado daquela nova ordem da Natureza. Daí surgiu, nos anos 1930, a teoria do Big Bang.
O Big Bang
Segundo a teoria do Big Bang, se o universo está em expansão, então em um passado remoto todas as galáxias que hoje se afastam umas das outras deveriam estar unidas num único local, um ponto diminuto de massa e temperatura infinitas. Quando este ponto diminuto e incompreensível, ou melhor, esta “singularidade” - como reza o jargão matemático - explodiu, então nasceu o universo. A matéria e a energia concentradas naquele ponto foram lançadas em todas as direções - e continuam se afastando desde então. Dos escombros da explosão primordial se formaram as galáxias, as estrelas, os planetas e a vida.
Se a Teoria do Big Bang fazia sentido do ponto de vista matemático e fornecia uma explicação para o fenômeno observado da expansão universal, faltava comprovar sua validade. Isto ocorreu em 1965, quando os engenheiros americanos Arno Penzias e Robert Wilson, trabalhando nos Laboratórios Bell, em Nova Jersey, detectaram a radiação cósmica de fundo, o eco do Big Bang. A radiação cósmica de fundo é uma emissão de microondas que permeia o cosmo. Ela pode ser imaginada como um ruído inaudível, o menor “som” que reverbera no espaço, e seria o “eco” da explosão.
A detecção da radiação cósmica de fundo comprovou que o cosmo surgiu no Big Bang e que, de fato, num passado remoto toda a matéria e a energia das galáxias ocupavam um mesmo ponto. Quando foi isso?
Até os anos 1980, a idade do cosmo era duvidosa. Havia um senso comum que o universo não poderia ter mais de 20 bilhões de anos, pois as galáxias mais distantes observadas estavam a menos de 10 bilhões de anos-luz da Terra. Para determinar com precisão a idade do universo era necessário medir com precisão a idade da radiação cósmica de fundo. Isto foi feito em 1993, graças às medições do satélite COBE (Cosmic Background Explorer), um projeto do astrofísico americano George Smoot. Os dados coletados pelo satélite COBE levaram à conclusão de que a radiação cósmica de fundo foi emitida 379 mil anos após o Big Bang. Este, por sua vez, explodiu há 13,75 bilhões de anos.
As cinco idades do universo
O universo tem 13,75 bilhões de anos. Ele é muito antigo e, paradoxalmente, ainda muito jovem, quando o termo de comparação é o futuro infinito. A primeira idade do universo, a Era Primordial, foram os 379 mil anos decorridos do Big Bang até a emissão da radiação cósmica de fundo. Todas as partículas subatômicas, os prótons, nêutrons e elétrons constituintes da matéria das 400 bilhões de galáxias do universo visível foram forjados naquele curtíssimo lapso de tempo de 379 mil anos.
A segunda idade do universo, a Era das Estrelas, veio em seguida. Matéria e energia foram se expandindo e, graças à ação da gravidade, as primeiras estrelas acenderam. Foi como se bilhões de velas de um candelabro cósmico entrassem em combustão no mesmo instante. Foi quando “fez-se a luz”, como diriam os religiosos, embora nenhuma ação sobrenatural tenha atuado para iluminar o universo. Para isto, bastam as leis da física.
As estrelas foram se aglutinando em galáxias e o cosmo começou a tomar a forma que conhecemos. O processo foi rápido. A Via Láctea e a maioria das galáxias começaram a se formar há cerca de 13,2 bilhões, menos de 500 milhões de anos após o Big Bang.
Nosso Sol, o Sistema Solar e a Terra se formaram há quase 4,6 bilhões de anos. A vida evoluiu entre 4 bilhões e 3 bilhões de anos atrás. Os continentes foram povoados por plantas e animais há 500 milhões de anos. Os primeiros primatas evoluíram há 50 milhões de anos. O elo comum entre homens e chimpanzés viveu há cerca de 6 milhões de anos, e o Homo sapiens evoluiu na África há 200 mil anos. Nossa capacidade cognitiva e o dom da fala foram adquiridos há, no máximo, 70 mil anos, embora talvez jamais o saibamos com certeza.
O universo ainda está na sua infância. Ele ainda vive a sua segunda idade, a Era das Estrelas. Baseado no estado atual dos conhecimentos, pode-se imaginar que o universo terá ao todo cinco idades, sendo que a quinta não terá fim, pois será infinita. Cada uma das cinco idades do cosmo será um tema para as próximas colunas. Está feito o convite. Vamos viajar do Big Bang ao infinito?
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