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Tudo sobre o nada

Quase todo o Universo é formado de puro vazio. E esse vazio completo - o nada - é muito mais pesado que todo o resto do cosmos. Não entendeu? Os cientistas também não. Mas a história por trás disso é fascinante

Flávio Dieguez

A história das descobertas sobre o Universo tem sido uma humilhação atrás da outra para a humanidade. Um resumo: há 2 mil anos, imaginava-se que éramos o ápice da criação e nosso planeta, o centro do mundo. Mas a Terra acabou se revelando um dos muitos súditos do Sol, e o Homo sapiens, um neto recente na genealogia dos macacos. Até o Sol, que foi um símbolo da divindade em outros tempos, não passa de um grão de poeira brilhante entre incontáveis estrelas. O orgulho humano ficou reduzido a praticamente nada.

Mas eu disse nada? Não foi por acaso. É que não chegamos ainda ao fundo do poço – e o fundo do poço é justamente o nada. Nadinha de nada. Elimine todo tipo de matéria ou de radiação, até os gases mais rarefeitos e as menores partículas atômicas. Agora estenda a limpeza aos quatro cantos do espaço. Você criou um Universo vazio. Claro que isso é um absurdo – algo como uma laranja sem gomos nem casca. Mas vale a pena insistir nessa experiência imaginária porque os cientistas que estudam o Universo fizeram algo parecido com ela. O que descobriram é, ao mesmo tempo, difícil de acreditar e praticamente impossível de contestar. Eles chegaram à conclusão de que, se você tirar tudo o que é possível do cosmos, todas as rochas, galáxias, átomos, luz, ele continua pesando três quartos do que pesava antes. Restam 71% da massa original.

Nenhuma pessoa sensata aceitaria a sugestão de que essa é a massa do nada. Só que os físicos, cosmologistas e astrônomos não são pagos para terem bom senso – sua obrigação é investigar o cosmos com rigor e descobrir do que ele é realmente feito, por mais estranho que possa parecer. Eles não têm dúvida de que esse nada, também chamado de energia escura, existe. Mas nem essa gente tão acostumada a surpresas esperava que essa energia fosse a maior coisa que existe, a ponto de carregar, sozinha, três quartos da massa do Universo. O Universo é quase todo nada.

Esse paradoxo é o mais impressionante e assustador de todos os pesadelos para o velho e cada vez mais distante sonho da humanidade – o de decifrar os segredos do cosmos. As descobertas são mais um golpe duro no nosso orgulho. Até porque, mesmo entre aqueles 29% que sobram quando excluímos o nada, 24% são, na verdade, um tipo bem estranho de substância: a matéria escura, sobre a qual não sabemos nada, só o fato de que é feita de átomos. Nós – as coisas feitas de átomos, como pessoas, planetas, estrelas e galáxias – não passamos de 5% do total. Essa é a verdadeira medida da nossa insignificância cósmica.

Feitos de vácuo

O mais chocante é descobrir, a essa altura dos acontecimentos, que somos grãos de poeira suspensos entre o nada. Não é muito fácil explicar o que isso significa. A saída é imaginar que o nada está embutido dentro do próprio espaço. Cada grama de matéria está permeado por uma imensidão invisível de nada. Inclusive você, leitor – não leve a mal -, está cheio de nada. Pense em uma malha muito fina escondida debaixo de cada trilionésimo de milímetro do cosmos e que atravessa tudo, inclusive os nossos corpos. Com um detalhe: essa malha é totalmente imperceptível e inofensiva em condições normais, mas é muito maior do que tudo o que está “acima” dela. Caso contrário, não teria o peso que tem. Os cientistas costumam descrevê-la como um abismo imenso, escavado sob cada ponto do espaço. E até eles ficam assustados com essa imagem.

“Quem garante que, neste exato momento, o Universo não está prestes a ser tragado para dentro desse vazio?”, afirma o astrônomo americano Sten Odenwald, com a preocupação típica de quem sabe demais. “E se algum acidente nos laboratórios nos atirar para dentro do nada?” Logo na abertura de seu livro, Patterns in the Void (“padrões no vácuo”, sem edição no Brasil), Odenwald compara a descoberta do nada às “constelações negras” dos incas – que, em vez de traçar desenhos no céu ligando as estrelas, admiravam e temiam as manchas escuras do firmamento, formadas pelas áreas sem estrelas. Estaríamos agora numa situação parecida: passamos séculos estudando pontos de luz, para agora descobrir que eles são meras exceções num cosmos repleto de sombras.

Mas como é que os cientistas encontraram esse nada todo? Em certos casos, funciona mais ou menos como o sistema financeiro. Suponha que você seja um empresário, mas não tenha capital. Então faz um empréstimo, aplica o dinheiro e quita a dívida com a renda do negócio. Resultado: você, que não tinha nada, não só devolve o que pegou como passa a ter alguma coisa. Essa também é a lógica que rege o comércio entre o espaço comum e o nada que permeia tudo: em certas ocasiões, o espaço pode emprestar um pouco de matéria do vazio. Por exemplo, quando acontece uma colisão num acelerador, surge da batida outra subpartícula que não estava lá antes. É que a enorme energia liberada puxa do nada (por empréstimo) um pedacinho de matéria que estava “escondido” lá. A diferença entre essa economia e a dos investidores é que nela não há chance de calote. Tudo o que se pega volta automaticamente para o dono no prazo estipulado, incrivelmente curto. Nas finanças cósmicas, o giro do capital dura bilionésimos de segundo. As partículas que surgem somem quase imediatamente.

Por isso o nada parece vazio: quem olha de relance não vê as transações e pensa que o lugar ficou vago o tempo todo. Só quando os físicos passaram a olhar o espaço com a atenção necessária, monitorando com imensa precisão o que acontece após uma colisão num acelerador, começaram a perceber as entradas e saídas de matéria na contabilidade do vácuo. Mas ainda não se sabe que tipo de moeda está guardada no Banco Central do Universo – em outras palavras, ninguém entende bem como funciona toda aquela matéria escondida. Isso porque os empréstimos já chegam ao espaço usual convertidos em moeda comum, ou seja, na forma de partículas conhecidas – como os elétrons, fótons e similares. Ninguém os viu na forma como são normalmente.

Odenwald afirma que estamos apenas começando a mexer com algo que não entendemos bem. Afinal, não é fácil emprestar partículas do nada. Elas surgem e tornam a sumir bem antes de percorrerem uma distância equivalente ao diâmetro de um núcleo atômico.

Por sorte, o próprio Universo se encarregou de iluminar um pouco o alvo dos detetives. Foi quase sem querer, em uma pesquisa histórica com telescópios no Chile e em outras partes do mundo, em 1997. A ideia era verificar se a expansão do Universo perdia força. A expectativa, naquela época, era verificar que a expansão já estivesse mais lenta. Em vez disso, os astrônomos viram que ela está acelerando cada vez mais. Ninguém conseguia enxergar qual motor poderia estar expandindo o cosmos inteiro. Uma possível explicação – tente adivinhar – é que todo o nada escondido entre a matéria a esteja empurrando.

Desde então, os pedaços escuros do céu, que antes eram motivo de medo para os incas, viraram o alvo de telescópios e a possível fonte de respostas para alguns dos mistérios da ciência. Apesar de astrônomos ainda não terem encontrado as respostas definitivas sobre o nada, descobriram algo importante: nosso verdadeiro tamanho no Universo.

ENERGIA ESCURA

O “nada”, ou energia escura, como é chamado por cientistas, se espalha de forma equilibrada pelo Universo inteiro. Observações diretas desse tipo estranho de energia nunca foram realizadas, mas essa substância funciona para explicar muitos mistérios, como a expansão acelerada do Universo.

MATÉRIA ESCURA

A Via Láctea gira rápido demais, de forma que planetas e estrelas deveriam estar sendo expelidos de suas bordas. Isso não acontece, segundo os cientistas, devido à matéria escura. Um tipo de substância que não reage à luz e, por isso, não pode ser observada. Mas cuja presença foi deduzida para compensar a velocidade de rotação da nossa galáxia.

MATÉRIA NORMAL
Você, nosso planeta, as estrelas e as galáxias. Tudo isso corresponde a um pedaço muito pequeno do Universo, apenas 5% de tudo que existe. Cientistas ainda tentam entender essa divisão: usam aceleradores de partículas para colidir a matéria que conhecemos na esperança de produzir um pedacinho de matéria ou energia escuras.

 

Vácuos e vácuos

Do mercado da esquina ao Universo inteiro, conheça os diversos graus do vazio

O vazio do dia a dia

É o das embalagens a vácuo. Consiste em reduzir em dez vezes a quantidade normal de ar na atmosfera. Num volume pequeno, de 1 cm3, existem apenas 5 x 1019 moléculas de ar.

Vácuo de alta qualidade

Muito mais rarefeito que o das embalagens de supermercado, existe dentro das lâmpadas comuns. É medido em 5 x 1012, ou 5 trilhões de moléculas ou átomos por cm3.

O melhor que existe

Essa variedade de vazio só pode ser alcançada dentro de laboratórios especializados, que conseguem alcançar a marca de mil moléculas a cada cm3.

No espaço interestelar

Entre as estrelas existe muita poeira e gases. Esse material corresponde a um vácuo mil vezes maior que qualquer um que consigamos fazer, exatamente uma molécula por cm3.

O universo inteiro
Quando se considera o volume total do Universo, já não dá para achar nem uma molécula ou átomo num volume de 1 cm3 porque, na média, só se acha algo a cada 10 milhões de cm3.