Uma lâmpada a 4 km de distância: esse é o brilho de toda a luz do Universo

A luz é composta de partículas chamadas fótons. E há 4 · 10⁸⁴ deles (isto é, o número quatro seguido de 84 zeros) no Universo observável. Esta é toda a luz que há para se ver. Toda a luz que já foi produzida por todas as estrelas cujo brilho, ao menos em teoria, pode nos alcançar.

Sim. Alguém contou. Mais precisamente, 130 “alguéns”: os 130 cientistas que participam de uma colaboração para analisar os dados gerados pelo Large Area Telescope (LAT), um dos instrumentos do observatório espacial Fermi, que está na órbita da Terra desde 2008. Os resultados da contagem foram relatados neste artigo científico.

Pode parecer muita luz. Pode parecer mais luz do que a sua última conta de luz. Pode parecer mais luz do que a luz refletida pelo sorriso do jogador Firmino, do Liverpool – objeto de um meme recente. De fato, é mais luz do que tudo isso junto.

Acontece que ainda é pouca luz. Nem toda a luz que você pode imaginar dá conta de iluminar satisfatoriamente o Universo observável (isto é, a parcela do Universo que está próxima da Terra o suficiente para que sua luz nos alcance, por mais difusa que essa luz seja).

O Universo observável, o palco irritantemente espaçoso em que toda nossa existência se desenrola, tem 93 bilhões de anos-luz de diâmetro. Isso é muita coisa. De carro, a 120 quilômetros por hora, você demoraria 89 mil séculos para percorrer um único mísero ano-luz. E estamos falando de 93 bilhões de anos-luz – que são mais bilhões do que o Mark Zuckerberg tem dólares na conta.

Se você pudesse pegar esses 400.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000.000 fótons e colocar um deles em cada pedacinho do Universo, distribuídos de forma homogênea, a iluminação média final seria equivalente a tentar iluminar sua sala com uma lâmpada doméstica de 60 watts localizada a 4 quilômetros de distância. Nada, essencialmente. A luz total disponível para iluminar o Universo é muito tênue em relação à área que ela ilumina.

Na prática, é claro, os fótons não estão distribuídos igualmente: em alguns lugares, próximos a estrelas, há uma porção deles. Em outros, há o vazio absoluto. A escuridão. Nas palavras de Nick Cave: “Não que não existam momentos de graça, que fique claro. Mas esses momentos de graça flutuam num mar aberto de tédio, como as estrelas à noite: elas brilham, mas existem no vazio.”

Tudo isso leva à questão: por que contar fótons? Por que não contar carneirinhos?

Bem, olhar para o céu é a mesma coisa que olhar para o passado. A luz do monitor do computador demora algumas frações de segundo para chegar aos seus olhos, então você vê o monitor algumas frações de segundo no passado. A luz do Sol demora 8 minutos para chegar aos seus olhos, então você vê o Sol 8 minutos no passado. A luz refletida por Proxima B, um exoplaneta localizado a 4,24 anos-luz de nós, demora quatro anos e três meses para chegar a nós – assim, vemos Proxima B como ele era há quatro anos e três meses.

Se você olhar algo que está há 12 bilhões de anos-luz, portanto, você estará observando esse algo como ele era na infância do Universo. No começo de tudo (o Universo tem 13,8 bilhões de anos).

Os raios gama emitidos por fenômenos astronômicos extremamente distantes e brilhantes – como blazares, que são buracos negros extremamente radioativos no centro de galáxias – interagem com os fótons no caminho até a Terra. Só que blazares, justamente por estarem tão longe, também estão no passado. Isso significa que os raios gama emitidos por eles, no caminho até alcançar Terra, percorreram o Universo em diferentes épocas. Assim, encontraram diferentes concentrações de fótons, correspondentes cada uma a uma época. Em suma: como anciões, os raios gama idosos guardam memórias do Universo do passado. 

Sabendo qual era a concentração de fótons em cada época, os astrônomos conseguem calcular dados incríveis: em que período houve mais estrelas. Se o Universo, hoje, produz mais ou menos estrelas que no passado (resposta: menos. O auge da produtividade foi há 10 bilhões de anos). E, é claro, quantos fótons há ao todo. Em resumo: agora temos um mapa geológico do Universo. E nele está gravada uma breve história da luz. 

“Uma nota final, aos que chegaram até aqui: todos os fótons já produzidos em estrelas não equivalem a todos os fótons que existem. Na verdade, equivalem a só uma fração deles. Muito mais fótons – mais precisamente, o número dez seguido de 90 zeros – foram produzidos após o Big Bang e hoje nos alcançam na forma de algo chamado radiação cósmica de fundo. Como eles estão viajando há muito tempo, porém, sofreram um processo chamado redshift e estão no comprimento de onda das micro-ondas, invisíveis a olho nu (mas boas para esquentar comida). Desta forma, são fótons “cansados” – com uma fração da intensidade que tiveram um dia.”

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