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Velocidade máxima

Flávio Dieguez, em Cerro Tololo, Chile

O anúncio parece bíblico, mas vem da ciência: o Universo nunca terá fim. Ele se expande num ritmo tão alucinante que continuará a crescer para sempre, mesmo depois que a luz de todas as galáxias se apagar.

Desde 1995, o astrofísico Mark Phillips e sua equipe do Observatório de Cerro Tololo, no alto dos Andes chilenos, vasculham o céu numa tentativa de responder a uma pergunta decisiva: a que velocidade o Cosmo se expande? Para isso, miram seus instrumentos para as supernovas, que nada mais são que estrelas explodindo. Como esses fenômenos chegam a brilhar mais do que mil galáxias juntas, podem ser vistas a distâncias genuinamente astronômicas. Vendo as supernovas de algumas galáxias, os cientistas notaram que umas se afastavam mais rapidamente do que outras. Daí, calcularam a velocidade de crescimento do Cosmo (entenda como na página seguinte). Há três meses, a equipe de Phillips anunciou sua conclusão bombástica, ou melhor, “bigbangástica”: o Cosmo se amplia num ritmo cada vez maior, tende a aumentar de tamanho cada vez mais depressa e, respire fundo, nunca terá fim. Phillips lança a sua profecia: “Nos próximos bilhões de anos, o mundo vai ficar gradualmente mais frio, mais escuro e mais vazio.”

Logo após o Big Bang, que foi a explosão que deu origem ao Cosmo, ele crescia mais lentamente que hoje

Duas janelas abertas para o passado

A descoberta, este ano, de que as galáxias estão se afastando uma das outras em velocidade estonteante só foi possível devido a uma característica sensacional do Universo. Nele, tudo o que fica longe está também no passado. Imagine o Sol, que gira a cerca de 150 milhões de quilômetros da Terra. Então, como a luz do Sol demora 1 segundo para percorrer 300 000 quilômetros, ela vai demorar cerca 8 minutos e 30 segundos para chegar aqui. Ou seja, nós sempre estamos vendo o Sol alguns minutos no passado. Alfa centauri, que é a estrela mais próxima da Terra, situada a uns 40 trilhões de quilômetros, aparece sempre quatro anos no passado.

Foi com essa noção na cabeça que o americano Mark Phillips e sua equipe começaram a investigar a taxa de crescimento do Cosmo. Eles já sabiam que o Cosmo está em expansão, ou seja, que todas as galáxias correm para longe umas das outras. Mas queriam decifrar o ritmo dessa expansão. Para isso, precisavam comparar a velocidade que as galáxias têm hoje com a velocidade que elas tinham há muitos bilhões de anos.

Mergulho profundo

O resto foi simples. Os astrônomos apontaram o telescópio de Cerro Tololo para galáxias relativamente próximas, pois assim estariam vendo uma região do Universo mais ou menos recente. Depois, procuraram grupos de estrelas o mais longe possível e deram um mergulho profundo na história do Cosmo.

Nessa primeira fase da investigação, o que os telescópios fizeram foi abrir duas janelas no tempo. Por uma delas, viam o espaço há 750 milhões de anos; pela outra, recuaram até 8,3 bilhões de anos atrás. Aí, veio o segundo passo da estratégia: medir a velocidade das galáxias em cada época e comparar. Ficou claro que o Universo, pouco a pouco, está apertando o passo. Ele está se acelerando, e tudo indica que a correria vai ficar gradativamente mais alucinante.

Para você ter uma idéia, é preciso pensar numa corrida cósmica da ordem de 500 milhões de quilômetros por hora. Esse valor não é exato, mas ajuda a imaginar a rapidez com que as galáxias começaram a fugir umas das outras, não muito tempo depois do nascimento do Cosmo. Não há dúvida, já é uma disparada de tirar o fôlego. Só que, de lá para cá, a velocidade ficou ainda maior, chegando a 550 milhões de quilômetros por hora.

Marco na história

Essa diferença, da ordem de 50 milhões de quilômetros por hora, estabelece um marco na história da ciência. Ela responde a uma incógnita central da cosmologia, que é a de saber, com todo o rigor, de que maneira o Universo evolui. Até o final do ano passado, valia a lei de Hubble – batizada em homanagem ao seu descobridor, o astrônomo americano Edwin Hubble –, segundo a qual a expansão cósmica deveria avançar com velocidade constante. Sem nenhuma aceleração. O grande mérito da equipe de Cerro Tololo foi esquadrinhar as lonjuras do espaço e mostrar que esse preceito básico precisa ser corrigido.

O estouro da boiada estelar

Comparando a corrida das galáxias em tempos diferentes,os astrônomos descobriram que o Cosmo está se acelerando.

Hoje, o Universo tem 13,4 bilhões de anos…

1. Estas galáxias estão numa época recente. O telescópio mostra que a velocidade delas é maior do que…

…Aqui, ele tinha 12,7 bilhões de anos…

2. …a velocidade das galáxias cerca de 3 bilhões de anos antes…

…Aqui, ele tinha 9,3 bilhões de anos…

3. …E bem maior que a velocidade das galáxias mais remotas

…E aqui, 5,2 bilhões de anos Nascimento do Universo

Em busca de faróis no espaço

O jeito certo de medir expansão do Universo

O Observatório de Cerro Tololo, local de trabalho do americano Mark Phillips, está instalado na Cordilheira dos Andes, a 2 200 metros de altitude. Fica na região norte do Chile, bem na borda do Deserto de Atacama, onde o ar é absolutamente seco e limpo. Poucos lugares do planeta têm um céu tão transparente.

Dos oito instrumentos de Cerro Tololo, o maior, batizado de Telescópio Blanco, é o mais adequado do mundo para estudar o crescimento do Universo. Com um espelho de aumento de 4 metros de diâmetro e um conjunto sofisticado de chips (que registram e amplificam a luz captada pelo espelho), o Blanco tem uma visão profunda. Pode focalizar pontos do espaço que, por estarem muito longe, abarcam uma região contendo 3 000 galáxias, cada uma delas feitas de 200 bilhões de estrelas. Com isso, aumenta a chance de que, justamente no instante da observação, pelo menos uma dessas estrelas esteja desaparecendo na maior detonação estelar conhecida, chamada de supernova. Como são faróis de alta potência, iluminando de tempos em tempos a imensidão cósmica, as supernovas fornecem aos astrofísicos um meio excelente de visualizar as galáxias e avaliar o movimento geral de expansão do Universo.

Vista em corte do Telescópio Blanco, do Observatório de Cerro Tololo, Chile

Captadores eletrônicos de luz

Espelho principal

Nesta sala, os astrônomos vêem as imagens pelo computador

30 metros

A terceira força entre as estrelas

Uma vez decifrada a aceleração do crescimento do Cosmo, uma outra pergunta aparece para intrigar os astrônomos. Qual é a causa, afinal, dessa aceleração. É uma interrogação gigantesca, que assombra como uma nova fronteira da cosmologia. Mas já surgem tentativas de respondê-la. Assim como a pergunta, a resposta também pode estar embutida no achado espetacular dos telescópios chilenos.

O que já se sabe é que a expansão determina a evolução do Universo. Basta lembrar que, nos primeiros instantes do Big Bang, não havia galáxias nem estrelas. Apenas uma sopa espessa de partículas subatômicas cozinhando num calor incadescente e se atropelando com violência. Então, em segundos, o Cosmo cresceu, e foi aí que a expansão determinou o que viria a seguir: a sopa incadescente ficou um pouco menos densa, e as partículas, dispondo de mais espaço, passaram a colidir com menos intensidade. Aí, menos agitadas, conseguiram se aglutinar para formar as estrelas e as galáxias. Ou seja, se aquela massa inicial não tivesse aumentado seu tamanho, nada feito.

Personagem cósmico

O problema é que, ao estudar esse processo, os cosmologistas ignoravam a aceleração. Eles consideravam que, desde o Big Bang, não haveria aceleração nenhuma, quer dizer, a velocidade de expansão do Universo seria imutável. Supunham que ela acontecesse sob o domínio de apenas duas forças antagônicas. A primeira é o estilingue do Big Bang, que tende a afastar as galáxias entre si. A segunda é a força da gravidade, com a qual os grandes grupos de estrelas se atraem uns aos outros, resistindo ao crescimento. Mas, daqui para a frente, conhecendo a existência da aceleração, é inevitável admitir que há um terceiro personagem participando da evolução cósmica.

A derrota da gravidade

E aí é que surge a nova interrogação: qual o mecanismo de ação dessa terceira força? Alguns especulam que ela é criada pelo próprio vácuo, como se o vazio tivesse uma tendência persistente de ficar cada vez maior, expulsando as partículas de matéria sempre para mais longe. Essa pressão do vácuo, de dentro para fora, deve ter tido algum tipo de influência sobre o cabo-de-guerra entre a gravidade e o impulso do Big Bang. E, como a aceleração não tinha sido levada em conta até agora, ela pode lançar luz “supernova” sobre a história passada do Cosmo.

Para o futuro, as conseqüências são mais evidentes. Está claro, desde já, que a energia do vácuo, nos próximos bilhões de anos, vai derrotar definitivamente a gravidade. É o que garante Phillips, pois a força do vácuo é sempre a mesma, enquanto a gravidade vai ficando cada vez mais fraca à medida que a distância entre as galáxias aumenta. Sua resistência só tende a diminuir, com o tempo, deixando as galáxias sob o efeito estonteante da aceleração expansionista. O destino do Universo, portanto, está selado. Ele vai ser forçado a romper todos os limites de velocidade, numa expansão sem fim.

A longa jornada noite adentro

Nos próximos bilhões de anos, o Universo vai se desafazer num gás de partículas subatômicas, imerso na escuridão.

Idade do Universo (em anos)

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Rumo à eternidade

Até os buracos negros se desintegram numa finíssima poeira de elétrons, neutrinos e fótons. Isso é tudo o que restará do Cosmo na sua expansão sem fim e cada vez mais acelerada.

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A era dos buracos

O espaço fica cheio de buracos negros. Todos os outros corpos celestes se desfazem num gás gelado de elétrons, neutrinos (partículas subatômicas quase destituídas de massa) e fótons, os átomos de luz.

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Fim das galáxias

Todas as galáxias se desmacham. As estrelas centrais são engolidas por buracos negros gigantes. As restantes e seus planetas mortos espalham-se pelo espaço.

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Morte da luz

Todas as estrelas se apagam. Agumas viram buracos negros. Outras restam como corpos inertes e gelados, o mesmo destino dos planetas.

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Nós estamos aqui

A humanidade estuda um universo que ainda está na adolescência, com 13,4 bilhões de anos.

tempo zero

Big Bang