O nosso Universo começou a partir de um Big Bang, mas isso não significa que o imaginemos correctamente. A maioria de nós pensa nele como uma explosão: onde tudo começou quente e denso de uma só vez, depois expandiu-se e arrefeceu à medida que os diferentes fragmentos se afastavam uns dos outros. Mas por mais tentador que essa imagem seja, não é de todo correcta. Isto levou Jasper Evers a fazer uma pergunta muito boa:
Interrogo-me como não existe um centro do universo e como a radiação cósmica de fundo está longe em todo o lado em que olhamos. Parece-me que quando o Universo se expande… deve haver um lugar onde começou a expandir-se.
P>Vamos pensar na física de uma explosão por um momento, e como seria o nosso Universo se começasse a partir de uma.
As primeiras fases da explosão do ensaio nuclear da Trindade, apenas 16 milissegundos após… detonação. O topo da bola de fogo tem uma altura de 200 metros. Crédito da imagem: Berlyn Brixner, de 16 de Julho de 1945.
Uma explosão começa num ponto, e expande-se rapidamente para fora. O material mais rápido desloca-se para o exterior mais rapidamente, e por isso espalha-se mais rapidamente. Quanto mais afastado estiver do centro da explosão, menos material lhe chegará. A densidade energética diminui à medida que o tempo passa em todo o lado, mas desce mais rapidamente para mais longe da explosão, porque o material energético é mais esparso na periferia. Não importa onde esteja, será sempre capaz – assumindo que não é destruído – de reconstruir o centro da explosão.
A estrutura em grande escala do Universo muda com o tempo, à medida que pequenas imperfeições crescem para formar as… primeiras estrelas e galáxias, depois fundem-se para formar as grandes e modernas galáxias que vemos hoje. Olhar para grandes distâncias revela um Universo mais jovem, como a nossa região local era no passado. Crédito da imagem: Chris Blake e Sam Moorfield.
Mas este não é o Universo que vemos. O Universo parece o mesmo a grandes e curtas distâncias: as mesmas densidades, as mesmas energias, a mesma galáxia conta, etc. Os objectos distantes, afastando-se de nós a velocidades maiores, não parecem ter a mesma idade que os objectos mais próximos de nós que se movem a velocidades mais lentas; parecem mais jovens. Não há menos objectos a grandes distâncias, mas mais deles. E se observarmos como tudo se está a mover no Universo, descobrimos que apesar de conseguirmos ver para fora durante dezenas de biliões de anos-luz, o centro reconstruído aterra mesmo sobre nós.
O que significa que nós, de todos os triliões de galáxias no Universo, estamos por acaso no centro do Big Bang? E que o ‘bang’ inicial foi configurado de tal forma — com densidades irregulares e não homogéneas, energias, ‘horas de início’ e um misterioso brilho de 2,7 K — a conspirar para que estejamos no centro? Que Universo não generoso seria se assim fosse: configurar-se desta forma incrivelmente irrealista no início.
Uma explosão no espaço teria o material mais exterior a afastar-se mais rapidamente, o que significa que… ficaria menos denso, perderia energia mais rapidamente, e exibiria propriedades diferentes quanto mais longe se afastasse do centro. Teria também de se expandir para algo, em vez de esticar o espaço em si. O nosso Universo não suporta isto. Crédito de imagem: ESO.
Em vez disso, o que a Relatividade Geral prevê não é uma explosão, mas uma expansão. Um Universo que começa de um estado quente e denso tem a sua própria expansão de tecido. Há uma concepção errada de que isto teria começado a partir de um único ponto; não é assim! Em vez disso, há uma região que tem estas propriedades – cheia de matéria, energia, etc. — e depois o Universo evolui sob as leis da gravidade.
Tem propriedades semelhantes em todo o lado, incluindo densidade, temperatura, número de galáxias, etc. Se olhássemos para fora, no entanto, o que veríamos seria a evidência de um Universo em evolução. Porque o Big Bang aconteceu em todo o lado ao mesmo tempo numa região do espaço, e essa região é tudo o que nos é observável, quando olhamos do nosso ponto de vista, vemos uma região do espaço que não é tão diferente da nossa própria posição no passado.
Olhar para trás para grandes distâncias cósmicas é semelhante a olhar para trás no tempo. Temos 13,8 mil milhões de anos… desde o Big Bang onde estamos, mas o Big Bang também ocorreu em todos os outros lugares que podemos ver. O tempo de viagem leve para essas galáxias significa que estamos a ver essas regiões distantes como eram no passado. Crédito de imagem: NASA, ESA, e A. Feild (STScI), via http://www.spacetelescope.org/images/heic0805c/.
Galáxias cuja luz levou mil milhões de anos a chegar aqui aparecem como há mil milhões de anos; galáxias cuja luz levou dez mil milhões de anos a chegar aqui aparecem como há dez mil milhões de anos! Há 13,8 mil milhões de anos atrás, o Universo era dominado pela radiação, não importa, e quando o Universo formou pela primeira vez átomos neutros, essa radiação ainda persiste, tendo sido arrefecida e deslocada para o vermelho devido ao Universo em expansão. O que percebemos como o Fundo Cósmico de Microondas não é apenas o brilho remanescente do Big Bang, mas esta radiação é observável a partir de qualquer localização no Universo.
Não há necessariamente um centro para o Universo; aquilo a que chamamos uma “região” do espaço onde o Big Bang ocorreu poderia ser infinito. Se existe um centro, poderia estar literalmente em qualquer lugar e nós não saberíamos; a parte do Universo que podemos observar é insuficiente para revelar essa informação. Precisaríamos de ver uma borda, uma anisotropia fundamental (onde diferentes direcções parecem diferentes) em temperaturas e contagens de galáxias, e o nosso Universo, na maior escala, parece realmente o mesmo em todo o lado e em todas as direcções.
Concepção da escala logarítmica do Universo observável. Crédito da imagem: utilizador da Wikipedia Pablo… Carlos Budassi.
Não há um lugar onde o Universo tenha começado a expandir-se por causa do Big Bang; há um tempo em que o Universo começou a expandir-se. É isso que o Big Bang é: uma condição que afecta todo o Universo observável num momento específico. É por isso que olhar para distâncias maiores em todas as direcções significa olhar para trás no tempo. É por isso que todas as direcções parecem ter propriedades mais ou menos uniformes. E é por isso que a nossa história de evolução cósmica pode ser rastreada até onde os nossos observatórios podem ver.
Talvez o Universo tenha uma forma finita e um tamanho finito, mas se tiver, essa informação é inacessível para nós. A parte do Universo que nos pode ser observada é finita, e essa informação não está contida no seu interior. Se pensar no Universo como um balão, um pão de forma ou qualquer outra analogia que lhe agrade, lembre-se que só pode aceder a uma pequena parte do Universo real; o que nos é observável é apenas um limite inferior do que está lá fora. Pode ser finito, pode ser infinito, mas o que temos a certeza é que está a expandir-se, está a ficar menos denso, e quanto mais longe olhamos, mais longe no tempo somos capazes de ver. Como diz a astrofísica Katie Mack:
O Universo está a expandir-se da forma como a sua mente se está a expandir. Não está a expandir-se em nada; está apenas a ficar menos denso.
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