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Novas descobertas sobre o nascimento das galáxias

Mapas da época em que o Universo andava de calça curta espantam os teóricos pela rapidez com que se formam os grandes turbilhões de estrelas

Flávio Dieguez

“Eu não estou interessado neste ou naquele fenômeno. Eu quero saber como Deus criou o mundo, quais são os seus pensamentos. O resto é detalhe” — Albert Einstein

Quando Einstein começou a investigar a origem do Universo, em 1915, tinha apenas uma vaga idéia a respeito daquilo com que estava lidando. Basta ver que os personagens principais das suas equações eram as galáxias, formidáveis redemoinhos cósmicos, contendo bilhões de astros, e milhares de vezes mais distantes que as estrelas do céu. Mas, até então, conhecia-se apenas uma — a Via Láctea, à qual pertencem o Sol e as estrelas visíveis. E, embora os astrônomos e o próprio Einstein estivessem certos da existência de muitas outras, esse fato só seria comprovado dez anos mais tarde, em 1925. Isso mostra que muitas vezes é melhor confiar em uma boa idéia e deixar de lado os detalhes. Mais cedo ou mais tarde, porém, os detalhes tornando-se importantes — é o que está acontecendo agora, quando, segundo se estima, nada menos que 35 bilhões de galáxias se encontram ao alcance dos mais avançados instrumentos. Em vista disso, embora a visão geral dos teóricos esteja correta, surgiram inúmeros detalhes que não se encaixam adequadamente na história do Cosmo.

A própria origem das galáxias é um desafio — em princípio, as estrelas deveriam espalhar-se de maneira uniforme por todo o espaço. Que força as teria confinado nesses vótices, criando, ao mesmo tempo, imensos vazios entre eles? Para piorar, quando se reúnem milhares de galáxias numa única imagem (veja foto), descobre-se que também existem galáxias de galáxias — amontoados cada vez maiores de matéria, num processo que parece não ter fim. “Simplesmente, não sabemos como reproduzir esse fenômeno em nossas equações”, resume a astrofísica Margat Geller, do centro de pesquisas Harvard-Ssmithsoniam, Estados Unidos. Ela diz que é difícil seguir as novas encontradas nos confins do Cosmo. Numa primeira escala, as galáxias reúnem-se em grupos de algumas dezenas; depois, em aglomerados de centenas; por fim, erigem super aglomerados contendo milhares de objetos (veja ilustração).Além disso, as distâncias aumentam sem parar. Dois grupos simples geralmente encontram-se a alguns milhões de anos-luz (cada ano-luz mede cerca de 10 trilhões de quilômetros), mas dois superglomerados podem estar separados por vazios de centenas de milhões de anos-luz. Até bem pouco tempo, esses amontoados não chegavam a dar dor de cabeça nos pesquisadores. 

Numa analogia reconfortante, eram comparados com grãos de areia numa caixa. Vistos de perto, dependendo do lugar que se observa, os grãos parecem formar montes em alguns pontos e vales em outros. À distância, porém, o conjunto de montes e vales pode acabar distribuindo-se democraticamente, pois o que falta em um ponto é compensado por excesso, em outro.O mesmo problema, portanto, poderia estar prejudicando as primeiras fotografias amplas do céu: como não abarcavam porções suficientemente grandes da caixa (ou seja, o Universo), não permitiram avaliar a verdadeira distribuição dos grãos de areia (as galáxias). A ironia, no entanto, é que, quanto mais os cientistas ampliam o seu campo de visão, mais granuloso e esburacado torna-se o Cosmo. Por outro lado é quase certo que no início dos tempos não era assim. Por incrível que pareça, antes de as estrelas nascerem, os átomos espalhavm-se pelo Universo com regularidade impecável. Pelo menos é o que mostram espantosas investigações com a do satélite americano Cobe. Sua façanha, realizada no final do ano passado foi medir a radiação remanescente do próprio Big Bang, a explosão primordial que deu início ao Universo, há quinze bilhões de anos.

Descoberta por acidente, em 1964, e denominada radiação de fundo, ela pode ser ouvida como um estranhíssimo ruído de rádio, vindo ao mesmo tempo de todos os pontos do universo. Não importa em que direção se dirija uma antena, o som se faz ouvir sempre com a mesma freqüência. Também tem sempre a mesma temperatura, o que dá uma medida de sua energia. E o fato de ela não se alterar tem um significado preciso: quer dizer que a matéria do universo, no momento da explosão, era altamente homogênea, ou muito pouco granulosa.Para se ter uma idéia, basta ver que a temperatura da radiação é de -240,4 graus celsius. A missão do cobe era checar se, em alguma direção do espaço, essa medida apresentava alguma variação por menor que fosse. Mas, embora seus instrumentos estivessem preparados para denunciar uma diferença até 25 000 vezes menor que 1 grau, nada registraram. Do ponto de vista das equações cosmológicas — que regem a evolução do universo —, trata-se de um resultado entusiasmante, pois elas pressupõem que, no início dos tempos, a matéria fosse homogênea.É o que se diz o astrofísico david schramm, um ex-campeão de luta greco-romana, atualmente a serviço da universidade de chicago, “o big bang está em grande forma e tem sido aprovado em todos os testes a que é submetido”. No entanto, ele reconhece que a situação é crítica — ou, como diz o veterano james peeble, da universidade princeton, “as coisas estão confusas”. 

Afinal, justamente porque já se sabe muito, maior é a expectativa por uma explicação. “finalmente, podemos dizer que temos um verdadeiro mapa do cosmo”, garante margaret geller. É certo, por exemplo, que os superaglomerados de galáxias já eram conhecidos há dez anos. Mas não existem números precisos sobre o seu tamanho, sua massa, ou a quantidade de luz que emitem. Em suma, as informações disponíveis eram pobres.“agora, graças à estatística, estamos em condições de avaliar com exatidão os dados que colhemos”, anima-se o matemático Will Saunders, atualmente alocando no departamento de física da universidade oxford. Autor de um trabalho de grande impacto, publicado recentemente na revista nature (3/1/91), saunders estendeu a todo espaço medidas que até agora eram mais ou menos isoladas. Comprovou, assim, que tão comuns estruturas do tipo da grande muralha, uma imensa concentração de galáxias, descoberta por margaret geller e john hucha, também do harvard-smithsonian (superinteressante número 4 ano 4). Situada na direção da constelação de virgem, essa verdadeira cordilheira cósmica tem a descomunal extensão de meio bilhão de anos-luz.Para compensar tais massas, os astrofísicos vinham encher os vazios cósmicos com algo invisível — isto é, com matéria que não emite luz, por ser muito fria, e que isso não pôde, até hoje, ser detectada. Esses ingredientes existem, com certeza, antes de mais nada, na forma de gás e poeira. 

E, de fato, parecem construir a maior parte da matéria existente, como se pode verificar de maneira indireta: sem eles, por exemplo, não se conseguiria explicar a velocidade de rotação do sol em torno do centro da via láctea. Se a galáxia reunisse apenas estrelas e outros corpos luminosos, sua massa seria muito pequena e o sol giraria mais devagar do que efetivamente gira. Portanto, deve haver um grande halo de matéria escura envolvendo-a, talvez numa proporção de vezes maior que a matéria luminosa.Extrapolamos para o reto do universo, esses dados garantiriam que a homogeneidade inicial continua em vigor: apenas não está à vista. Mesmo porque, além de gás poeira, a matéria invisível também pode incluir partículas subatômicas, como os neutrinhos, produzidos com grande abundância pelo sol e as outras estrelas (superinteressante número 12, ano 4). Imagina-se que inúmeras outras partículas, ainda não descobertas, poderiam completar o cardápio. No entanto, trata-se renhida disputa para saber se tal extrapolação é suficiente para entupir os abismos da geografia cósmica. As mais recentes dificuldades surgiram após o vôo do extraordinário satélite europeu iras, capaz de observar matéria em temperaturas muito baixas.Apesar de ter voado em 1983 só agora seus dados estão terminando de ser analisados — saunders, por exemplo, utilizou-os em seus cálculos. 

Esse número não são a última palavra, mas sugerem que não há no meio intergalático matéria escura em quantidade suficiente para dar conta das estruturas cósmicas. Em vista disso, inúmeros cientistas —antes entusiasmados com a matéria escura — mudaram de idéia. Pensam que seria melhor tentar uma outra solução; por exemplo, uma velha hipótese, concebida pelo próprio einstein e depois abandonada. Trata-se de constante cosmológica, uma força antigravidade que agiria apenas em escala cósmica — por isso não se faz sentir na superfície da terra.Embora esse esquema possa funcionar, é visto, de antemão, com certo desagrado, pois parece artificial, ou forçado. Einstein abandonou-o por esse motivo, depois de considerá-lo o maior erro que cimeteu. David schrann é ainda mais enfático e perseverante. ´só porque não sabemos explicar certos fenômenos, não podemos abandonar nossas idéias básicas”, argumenta. É até provável que, nos próximos anos, a confusão geral aumente sem precedentes no volume de novos dados sobre o cosmo. Mas isso não é mau sinal, entre eles pode estar a pista para se compreender melhor como funciona o universo. E nenhuma boa pista se deixa desvendar logo à primeira vista. É mais ou menos assim que margaret geller vê as atuais atribulações. “um dia, quando tivermos colocado todas as peças no lugar, vamos nos perguntar por que não pensamos nisto antes”.

 

 

 

 

Boxes da reportagem

Fósseis cósmicos

Por Claudia de Oliveira

Aos 30 anos, graduado Galaxia em Matemática Pura e mestre em Astronomia, o inglês Will Saunders, da Universidade de Oxford, projetou-se precocemente entre os astrofísicos pelos mapas que elaborou sobre as maiores estruturas do Universo — os superaglomerados de galáxias. Mas o exaustivo trabalho científico não o impede de pensar em outros assuntos, como a fome no mundo, ou a defesa do meio ambiente. “Se a ciência não me tomasse tanto tempo, eu provavelmente me alistaria numa organização ecológica”, declarou a SUPERINTERESSANTE, em Londres, durante uma entrevista na qual fala de suas idéias e de sua emoção ao estudar o Cosmo

P — Você declara que está estudando os restos fósseis do Universo quando este era jovem. O que quer dizer com isso?

R — Atualmente podemos mapear uma quantidade assombrosa de galáxias, a uma distância enorme da Terra — cerca de meio bilhão de anos-luz. Isso significa que as estruturas formadas por elas não tiveram tempo de mudar, desde o tempo que o Universo nasceu. Daí o motivo da expressão “restos fósseis”. A luz que agora chega à Terra foi emitida quando as galáxias eram muito jovens. Para se ter uma idéia, na época da emissão nem os dinossauros haviam surgido nesse planeta.

 

P — O que mostram os mapas que elaborou?

R — Eles indicam quantas galáxias existem neste ou naquele ponto do espaço. Primeiro é preciso calcular quantas galáxias. em média, existem numa imagem; em seguida, verifica-se cada ponto da imagem para avaliar se o número de galáxias é maior ou menor que a média. Mesmo com boas técnicas matemáticas, o trabalho demora anos, pois é preciso contar milhares de galáxias.

 

P — A evolução das galáxias é explicada pela teoria da matéria escura, que agora está sendo questionada O que você pensa disso?

R — Creio que ela não basta para explicar os fenômenos que vemos. De acordo com ela, a matéria distribuía-se de maneira muito uniforme, no início dos tempos. Mas já continha pequenas imperfeicões. Por meio de um computador, e possível analisar como elas crescem com o tempo e desse modo simular a criação das galáxias. É uma técnica incrivelmente bem-sucedida, mas não explica as estruturas que vemos. Alguns cientistas até exageram: o Universo, com todas as irregularidades, ainda é muito, mais uniforme. Entretanto, para que a teoria estivesse certa, ele teria que ser ainda mais uniforme do que é.

 

P — Como você encara o seu trabalho?

R — Eu penso que é maravilhoso descobrir o que existe no Universo. Eu me sinto como os grandes navegadores que, no passado, exploraram a África e descobriram a América. Mas também acho que é um pouco estúpido passar três anos contando galáxias. Quero dizer que, afinal, o Universo pode tomar conta de si mesmo. E existem assuntos mais urgentes que deveriam ocupar mais o tempo dos cientistas. como as questões sociais.