“Quero estar o mais perto possível da borda sem passar por cima. Na borda vê-se todo o tipo de coisas que não se podem ver do centro”. -Kurt Vonnegut
Tem pouco tempo que passa levanta cada vez mais questões para cada um de nós. Porque não dar a todos uma oportunidade de ter as suas maiores respostas? Todas as semanas, encorajo-vos a enviar as vossas perguntas e sugestões, e escolherei uma intrigante para mostrar ao mundo. Esta semana, a honra vai para Eric Vincent, que pergunta:
onde está o centro? Durante algum tempo, dada a disposição da matéria, recuso-me a acreditar num único big bang que iniciou o universo. O artigo assume que o planeta terra é o centro do universo. Não é igualmente provável que a gravidade esteja sempre a ganhar e que vários locais do universo tenham matéria suficiente para puxar para um centro, sem necessidade de criar um termo que actualmente não tenha provas (energia negra). Não sou certamente um especialista na matéria, por isso gostaria de ouvir se e porque estou errado.
Há muitos conceitos errados que as pessoas têm quando se trata da expansão do Universo, do Big Bang, da energia escura, e da ideia de um “centro”. Vamos ver o que podemos fazer para ajudar a esclarecer as coisas!
Quero que comece por pensar no nosso planeta – sobre a Terra – e na viagem que faz através do espaço. A imagem acima foi captada durante um período de 24 horas pela nave espacial Messenger em 2005, enquanto voou pelo nosso mundo a caminho de Mercúrio. Quero que pensem na Terra porque – há apenas algumas vidas humanas – havia muitas pessoas que pensavam que a Terra estava estacionária no espaço, no centro do Universo, e que não rodava nem orbitava o nosso Sol.
Desde então, percorremos um longo caminho.
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Não só a Terra não é o centro, e não é estacionária, mas também não há nada no nosso Sistema Solar. A Terra e os outros planetas – e o Sol, já agora – orbitam o seu centro de massa comum, não um ponto fixo em particular. Esse centro de massa voa então através do espaço, movendo-se através da galáxia numa órbita que parece um pouco diferente de alguns vídeos suspeitos que possam ter visto.
Em vez disso, todo o nosso Sistema Solar permanece num plano constante, com a nuvem de Oort como elipsóide esparsa à sua volta, à medida que nos movemos ao redor do centro da Via Láctea numa elipse gigante.
Mas isso não é tudo! A Via Láctea em si não é estacionária, e nem sequer é o seu centro. Porque não só a nossa galáxia está a rodar, como também se move através do espaço. Existem fontes gravitacionais à nossa volta:
- Outras galáxias, pequenas e grandes,
- Grupos e aglomerados de galáxias,
- Filamentos de gás e matéria escura,
- E vazios cósmicos que repelem relativamente os aglomerados gravitacionais como os nossos.
Na nossa própria vizinhança local, não só a Via Láctea, mas todas as galáxias, grupos e aglomerados estão a mover-se uns em relação aos outros.
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Mas o que é ainda mais importante do que isso não são estas moções locais, mas sim uma cósmica.
É a observação de que, nas escalas maiores, as galáxias não se movem simplesmente devido à influência da gravitação, mas sim que existe uma expansão cósmica global que afecta tudo no Universo. A forma como isto funciona não é intuitiva para a maioria das pessoas. Quando pensamos em algo em expansão, tendemos a pensar em algo como uma explosão, onde todos os seus pedaços se afastam uns dos outros. Temos muitos eventos explosivos como este no espaço, tais como uma (tipo II) explosão supernova que recicla o combustível nuclear queimado de uma estrela de volta ao meio interestelar.
Seguramente, todas as suas diferentes peças expandem-se umas para as outras, mas isto deve-se a uma explosão, não porque o espaço em si está a expandir-se. O que lhe estou a dizer é que se isto está de alguma forma, forma ou forma relacionada com a sua imagem do “Big Bang” ou “o Universo em expansão”, precisa de tirar isso da sua cabeça agora mesmo.
Em vez disso, quero que pense no espaço em si como a superfície de um balão. Não a tridimensional “isto é um balão no espaço”, mas a superfície bidimensional do próprio balão. E quero que imaginem que esta superfície tem moedas coladas a ela. Este balão vai expandir-se – e não me interessa se é porque está a ser explodido ou se a superfície está simplesmente a ser esticada – mas quero que considerem cada moeda como uma galáxia, ou no nosso caso, como um observador.
Do ponto de vista de qualquer galáxia, todas as outras galáxias estão a afastar-se de si. As que estão mais longe parecem recuar mais depressa, enquanto as que estão mais perto de si parecem recuar menos depressa.
Mas dê uma vista de olhos a isto do ponto de vista de qualquer galáxia, e encontrará exactamente a mesma coisa. No contexto da Relatividade Geral num Universo em expansão, não só não há centro, como não há observador preferido, não há galáxia que seja “privilegiada”, e não há nada para “puxar para” no que diz respeito à gravitação.
Existe, no entanto, uma raça geral que está a ocorrer e que governa a expansão.
É uma corrida entre a gravitação e a expansão, uma corrida que começou no Big Bang, ou no momento em que o Universo podia começar a ser descrito por um estado de expansão quente e denso, onde a taxa de expansão caiu e o Universo arrefeceu à medida que o tempo foi passando.
O Big Bang não foi uma explosão que tivesse um centro, nem um único local que pudesse ser descrito como a origem do nosso Universo observável. Pelo contrário, tanto quanto podemos dizer, o espaço ficou cheio de matéria e radiação num estado quente, tudo ao mesmo tempo, em todo o lado, e é a isso que chamamos o Big Bang.
Na medida em que o Universo se está a expandir, isso é governado pelo que está nele, e diferentes regiões têm diferentes quantidades de coisas nele. É por isso que, no início do Universo, vemos flutuações no fundo do microondas cósmico.
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Estes “pontos quentes” (em vermelho) e “pontos frios” (em azul) correspondem a lugares que têm um pouco menos ou mais de matéria do que a média. Os que têm mais matéria irão crescer em galáxias, grupos ou mesmo aglomerados de galáxias, enquanto que os que têm menos do que a média não o farão, com as maiores regiões subdesenvolvidas a abandonarem toda a sua matéria e a tornarem-se grandes vazios, vazios cósmicos.
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As maiores regiões sobre-densas podem derrotar a expansão localmente, formando regiões muitos milhares de vezes a massa da nossa Via Láctea. Mas nas maiores escalas, não só a expansão ganha, como a expansão passa a ser dominada não pela matéria ou radiação, mas pela energia escura, que é a única forma de explicar a taxa de expansão observada hoje em dia no contexto da Relatividade Geral.
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Então para recapitular: o Big Bang aconteceu em todo o nosso Universo de uma só vez, todos os locais experimentam a expansão mais ou menos da mesma forma, as imperfeições em densidade são o que leva a galáxias, grupos e aglomerados de galáxias bem como a vazios cósmicos, e a energia negra revelou-se-nos através da taxa de expansão acelerada do Universo.
Eric não é o único a fazer perguntas como esta, mas espero que esta resposta abrangente trate disso para todos os curiosos, e que compreendam o Universo em expansão, o Big Bang e como chegámos a ser apenas um pouco melhores. Claro que, se ainda tiver perguntas e sugestões para o Ask Ethan da próxima semana, vá em frente e mande-as entrar! Nunca se sabe, a resposta seguinte pode ser exactamente a que precisava!