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Corra para não cair

A gravidade é um dos assuntos que mais preocupam os cientistas. Afinal, tudo o que existe no Universo vai cair sobre si mesmo?

Por Da Redação Atualizado em 31 out 2016, 18h51 - Publicado em 31 out 2004, 22h00

Flávio Dieguez

Basta olhar para baixo, de um lugar alto e sem proteção, para ver a razão: o pânico que paralisa a mente e gela o corpo numa hora dessa mostra que você pode não saber direito o que é a gravidade, mas tem perfeita noção de seu significado essencial.

A vertigem é a primeira lição sobre a mais corriqueira e decisiva força do Universo, além de ser, atualmente, um dos dois ou três assuntos mais importantes da ciência: a gravidade.

Sentir vertigem à beira do abismo não é vergonha. O medo é real e, segundo os astrônomos, vai muito além de uma queda até o chão – ele alcança as estrelas, estremece as galáxias e, no final das contas, ameaça engolir o cosmo inteiro. Estamos sempre caindo, porque a gravidade não é exatamente uma força como estamos acostumados a pensar: é um eterno tombo para um único ponto. Para onde, é difícil saber. No caso da Terra, é fácil – tudo cai para o centro exato do planeta. Aliás, a Terra é uma bola justamente por isso: toda a sua massa converge para o centro e se aperta por igual em torno desse ponto, formando uma esfera no espaço.

Mas, quando se pensa no Universo, a resposta não é tão simples. Como todos os corpos celestes se atraem sempre, podem se amontoar em uma única massa descomunal. A atração final se tornaria tão grande que a esfera esmagaria a si mesma e continuaria encolhendo para o resto da eternidade. Ninguém sabe direito aonde isso iria dar.

O que os planetas geralmente fazem para adiar o tombo é fugir da trajetória de queda. Veja, por exemplo, a Lua, que está caindo para o centro da Terra. Ela hoje está a salvo por que gira – ou seja, dribla, sem parar, a atração fatal. Mas só está a salvo assim: se parasse, seria tombo na certa. E por aí vai: a Terra também corre em volta do Sol e o Sol corre em volta do centro da Via Láctea, que por sua vez rodopia num carrossel de galáxias vizinhas no nosso canto do Universo. A correria é o que estabelece o equilíbrio precário do mundo diante da gravidade, que o físico americano Freeman Dyson, um dos maiores divulgadores da ciência da atualidade, já comparou a uma ladeira que é adrenalina pura – você simplesmente não tem onde se segurar.

Descendo do céu para o solo, é a mesma situação. Os bebês descobrem o domínio da gravidade quando aprendem a andar, que é apenas uma outra forma de atrasar a queda universal. Só ficamos de pé enquanto temos músculos e ossos para resistir a ela – sem falar na comida e no ar, que constantemente repõem a força dos ossos e dos músculos. Se o combustível acaba, o corpo vai ao chão. O único jeito de escapar da queda é correr sem parar, no caso dos astros, ou nunca parar de comer, no caso dos seres vivos.

Qual será o fim desse jogo? Depende, diz Dyson. Uma das pesquisas mais importantes dos últimos anos é a que busca decidir se a estabilidade do cosmo persistirá para sempre ou se é provisória – se o Universo vai, afinal, cair em cima de si mesmo algum dia. Essa angústia persiste há décadas, e ainda não está, de maneira alguma, decidida.

A questão pode ser resumida a uma contagem trivial: se houver uma grande quantidade de energia gravitacional, a queda vencerá. Mais cedo ou mais tarde, todas as galáxias vão começar a despencar umas sobre as outras e a partir daí já não haverá meio de parar a concentração. É claro: quanto mais a gravidade se concentra, mais a queda se acentua. As galáxias vão se apertar, cada vez mais, num único volume de densidade altíssima, arrastando junto com ela as estrelas, os planetas e os seres vivos.

É isso o que se chama de buraco negro: um lugar onde a concentração da gravidade ficou tão grande que a queda não pode mais ser interrompida. O mais estranho nesses buracos é que eles são feitos de matéria em queda permanente para o centro deles. Vale a pena entender esse mistério: aqui na Terra, por exemplo, a gravidade é fraca e pode ser contida pelas forças químicas, ou seja, pelas forças elétricas e magnéticas que unem e sustentam átomos e moléculas. É a química que dá resistência às rochas e impede que elas caiam para o centro da Terra. De quebra, servem de apoio para os seres vivos também evitarem a queda. No caso do Sol, a situação é parecida, só que a força que “segura” a gravidade não é a eletricidade, mas a força nuclear – a energia que une os elementos no núcleo dos átomos.

O mistério dos buracos negros acontece quando a gravidade se torna tão intensa que já não pode ser contida por nenhuma outra força. Aí, a queda se torna permanente. Para ter uma idéia, se o peso do Sol fosse apenas 3,2 vezes maior do que é, ele viraria um buraco negro. Toda a sua massa despencaria para dentro de si mesma numa queda sem fim. A estrela desapareceria, deixando no lugar só uma esfera opaca, mais ou menos do tamanho da cidade de São Paulo. Não haveria superfície: seu volume serviria só para demarcar a distância a partir da qual o abismo se torna invencível. Nem a luz, que é a coisa mais rápida que existe, escaparia ao destino misterioso da queda.

Existe a possibilidade de o Universo inteiro se tornar um buraco negro no futuro distante, mas parece improvável. Primeiro, porque o cosmo está em expansão. As galáxias estão, visivelmente, se afastando umas das outras. Então, não estão se amontoando e, pelo menos por enquanto, não há risco de virarem buraco negro. Além disso, somando todo o conjunto das galáxias, parece haver muito pouca energia gravitacional no Universo todo.

A questão não está fechada porque tudo indica que as galáxias não são feitas apenas de objetos que brilham e que, por isso, podemos ver. Elas também incluem a chamada matéria escura – objetos que não podemos ver e não sabemos muito bem o que são. Talvez sejam buracos negros, que não deixam a luz escapar. Mas também podem ser estrelas pequenas, vinte vezes mais leves que o Sol. Com esse peso, não podem esmagar os átomos em seu interior e disparar as reações nucleares que criam a luz e fazem as estrelas reluzirem.

Outra alternativa são partículas atômicas como os neutrinos, incrivelmente leves, mas muito numerosas. Imagine, leitor: a cada segundo passam 60 bilhões de neutrinos em cada centímetro quadrado de sua pele.

Eles são produzidos pelo Sol e nessa conta estão incluídos apenas os que vêm na direção da Terra. Por aí se pode avaliar a vasta enxurrada de neutrinos vazando da superfície solar a cada segundo, em todas as direções. Agora, some todas as estrelas e entenda por que os neutrinos são os objetos mais abundantes do cosmo – excelentes candidatos a componentes da matéria escura.

Mas ainda não dá para ter certeza. Afinal, a matéria escura nunca pôde ser vista, detectada ou testada de qualquer maneira. Só se sabe que ela existe porque as galáxias estão girando mais depressa do que deveriam. Lembre-se: no espaço vazio, correr é única maneira de fugir da queda gravitacional. Se a Terra fosse mais pesada do que é, a Lua teria de correr mais para não cair.

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Então, se as galáxias estão rodopiando muito depressa, é porque são muito pesadas, isto é, reúnem muita energia gravitacional. Mas de onde vem essa energia? Se dependesse só do peso das estrelas, as galáxias não precisariam correr tanto quanto estão correndo em torno do seu centro. E mais importante: quando se observam grandes grupos de galáxias, todas rodando em torno umas das outras, vê-se que a disparada é ainda maior do que a rotação das galáxias sozinhas, individualmente.

A matéria escura é pesquisada há quase meio século, e sua quantidade cresce à medida que se aprimoram as buscas. Hoje acredita-se que ela seja quase seis vezes mais abundante que toda a matéria brilhante do Universo. Para cada quilo de matéria visível, existem 5,75 quilos de matéria invisível.

De acordo com o astrofísico Dave Spergel, da Universidade Princeton, nos Estados Unidos, a matéria escura continua a desafiar a ciência. Um grande pesquisador de planetas desgarrados, ele diz que nenhum tipo de matéria conhecida – sejam neutrinos ou buracos negros – passa ileso pelos testes que a ciência usa para identificar a massa fantasma das galáxias. Esses testes são indiretos e trabalhosos.

Já se supôs, por exemplo, que a matéria escura fosse composta de poeira interestelar. Como poeira nem sempre brilha, podia ser uma boa candidata. Mas os astrônomos avaliaram que a quantidade de poeira necessária para aumentar a rotação de uma galáxia na proporção que haviam observado era muito grande. Se a matéria escura fosse mesmo poeira, seu volume ofuscaria as estrelas – e isso não estava acontecendo. A teoria foi descartada.

Segundo Sperger, o mais provável, nesse momento, é que a matéria escura inclua objetos nunca vistos – especialmente certas partículas atômicas previstas apenas em teoria. Não foram, ainda, encontradas no laboratório. Uma dessas partículas é um tipo novo de neutrino bem mais pesado que seu primo comum. É uma possibilidade, mas não ajuda muito, pois não está certo se esse neutrino gordo existe mesmo.

Além disso, restam dois problemas a resolver. O primeiro é que, mesmo juntando toda a matéria escura e toda a matéria visível, ainda assim fica faltando muita energia gravitacional para “desequilibrar” o Universo e, um dia, transformá-lo num buraco negro. Essas duas formas de matéria somadas correspondem a apenas 27% do que seria necessário para que toda a matéria do cosmo começasse a se reunir. Para piorar, descobriu-se, em 1997, uma complicação ainda maior: a expansão cósmica está se acelerando.

Para ver por quê, basta voltar à metáfora da ladeira: a gravidade faz o cosmo parecer um buraco, mas a descoberta da expansão cósmica, em 1929, mostrou que a ladeira que leva ao fundo do buraco estica muito. Ou seja, as galáxias caem, mas, como a distância entre elas cresce, só se amontoarão se despencarem umas sobre as outras mais rápido que o aumento da distância. A grande novidade, em 1997, foi o anúncio de que a distância não está só crescendo: ela aumenta cada vez mais rápido.

Se isso se confirmar, está decidido: o Universo jamais se transformará num buraco negro e, para ser exato, nem é um buraco. É liso como a tampa de uma mesa (se é que dá para imaginar a tampa de uma mesa em três dimensões). A gravidade entorta o espaço, mas a aceleração cósmica compensa a curvatura de maneira automática. Com isso, a “ladeira” está sempre perfeitamente reta.

A tentação agora é dizer que está resolvida uma dúvida que começou com a própria descoberta da gravidade pelo físico inglês Isaac Newton, em 1686. Newton percebeu o futuro dilema: se a gravidade era sempre atrativa, o Universo acabaria amontoado num único ponto. Essa angústia da implosão cósmica hoje está superada, mas, mesmo assim, seria prematuro fazer afirmações categóricas sobre o destino do Universo. A verdade é que ninguém esperava a expansão – e muito menos a aceleração cósmica – e ninguém sabe exatamente qual é a sua causa. A matéria escura, seja lá o que for, continua sem explicação. E nenhum cientista sequer sabe dizer o que acontece dentro de um buraco negro.

Isso sugere que não está clara a queda de braço entre a gravidade, de um lado, e, de outro, as outras grandes forças do Universo: a eletromagnética e a nuclear. Einstein morreu acreditando numa idéia incrível, que continua a mobilizar muitos pesquisadores. Para eles, existe algum tipo de parentesco entre a gravidade e as outras forças do Universo. Elas parecem diferentes entre si, mas talvez isso seja apenas aparência. Os polvos, por exemplo, parecem diferentes das ostras, mas evoluíram da mesma espécie e são bem parecidos. As cascas agora ficam dentro do organismo dos polvos, e não por fora, como nas suas tias-avós. Por isso, ostras e polvos são ambos incluídos na família dos moluscos.

Os físicos aplicam esse mesmo tipo de comparação às forças, tentando mostrar que são apenas “espécies” distintas, ou variantes, de uma mesma força cósmica universal. Às vezes, essa força-mãe aparece de forma avassaladora, trilhões de vezes mais intensa que a gravitacional. É o caso das detonações atômicas, causadas pela força nuclear.

Se as outras forças forem primas da gravidade, deve haver uma fórmula só que calcule todas elas. O problema é que ainda não sabemos o parentesco entre a energia atômica e a gravitacional, então não podemos usar as equações da gravidade para calcular a energia de uma explosão. Ela tem de ser calculada por meio de fórmulas exclusivas. O mesmo vale para a eletricidade, que é cerca de 100 vezes mais intensa que a gravidade e também tem suas próprias fórmulas. Mas, se a idéia do parentesco der certo, ela também poderá ser calculada por uma fórmula geral das forças.

A caça a essa equação definitiva consome atualmente grande parte dos recursos financeiros da ciência e alguns dos cérebros mais badalados das universidades, como o físico inglês Stephen Hawking. Outro grupo importante são os responsáveis pelas chamadas teorias das cordas. Todos esses trabalhos são tentativas de unificar a gravidade, a eletricidade e a energia nuclear.

Talvez, quando terminarmos esse trabalho (se é que isso acontecerá algum dia), a ciência tenha uma explicação mais clara para a matéria escura, a aceleração cósmica e os buracos negros. Até lá, o jeito é agüentar a vertigem de não saber como o Universo irá acabar.

Para saber mais

Na livraria:

Isaac Newton – James Gleick, Companhia das Letras, 2004

Infinito em Todas as Direções – Freeman Dyson, Companhia das Letras, 2000

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