Desvendando os Segredos ‘Escuros’ da Noite
‘Que pergunta parva!’ Pode-se pensar. O sol está a pôr-se, é isso. Bem, a resposta parece realmente razoável, mas, como sempre houve, é que tudo o que há para ele?
As noites na Terra são naturalmente escuras. Isso é fixe. Nós podemos dormir ou fazer outras coisas apropriadas para fazer no escuro. O céu escuro também nos permite dar uma boa olhada no grande universo e nos perguntar como tudo veio a ser. A resposta a ‘Por que a noite é escura?’ não é tão simples como ‘Porque o sol está posto’. Está ligada à origem do universo tal como o conhecemos. Não é simples, mas bonito.
O Paradoxo
Se o universo fosse estático, infinitamente vasto, eterno, e cheio de um número infinito de estrelas, o céu deveria estar sempre brilhando quando todas as estrelas brilhassem. As estrelas viajariam em todas as direções e eventualmente tocariam todos os cantos do Universo. Cada ponto na superfície de cada planeta, incluindo a nossa Terra, acabaria por se basear na luz das estrelas o tempo todo. A noite não deveria então ser escura. A palavra “noite” deveria então significar algo completamente diferente. Tudo isso seria verdade se apenas a realidade não fosse o que é e sempre foi: o céu é escuro à noite. O céu é escuro à noite. Porquê? Um médico-astrônomo alemão fez esta pergunta antes em 1823, e a questão ficou conhecida depois de seu nome como o ‘Paradoxo de Olbers’.’
O modelo estático do universo também propôs que o universo é homogêneo. Em uma escala imensa, o mesmo número de estrelas preencheria um volume igual do Universo a partir de qualquer lugar. Imagine, de acordo com este modelo, se fossemos cortar o Universo em secções ou conchas, cada uma com um ano-luz de espessura e separada por uma distância de 1 bilião de anos-luz (astronomicamente distante), haveria um número crescente de estrelas nas conchas mais distante do observador.
A luz das conchas mais distantes seria naturalmente mais fraca que a luz da concha mais próxima do observador, mas haveria mais estrelas nas conchas mais distantes. Assim o observador veria a mesma quantidade de luz da concha #2 que veria da concha #1. Cada concha contribuiria para uma unidade de luz, totalizando tudo o que poderia ser visto pelo observador. Com um número infinito de conchas, tudo seria cegamente brilhante.
Indeed, noites na Terra seriam tão brilhantes como dias apenas se a suposição de que o universo, sendo espacialmente e temporalmente infinito, e estático, estivesse correto. De acordo com este modelo, não haveria nem o início nem o fim do Universo.
O Universo pode ser infinitamente vasto, mas não é infinitamente velho. Houve um ponto no tempo em que tudo veio à existência. Esta noção eventualmente explica a razão pela qual a noite é escura.
A luz viaja rápido a aproximadamente 1080 milhões de quilômetros por hora. Nada no universo pode ir mais rápido que a luz. Mas a luz ainda leva tempo para atravessar grandes distâncias. Uma das razões porque o céu é escuro à noite porque, desde o início, algumas luzes de estrelas distantes ainda não chegaram até nós, como argumentou Edgar Allan Poe em seu ensaio de 1848, Eureka.
Se a sucessão de estrelas não tivesse fim, então o fundo do céu nos apresentaria uma luminosidade uniforme, como aquela exibida pela Galáxia – já que não poderia haver absolutamente nenhum ponto, em todo aquele fundo, em que não existiria uma estrela. O único modo, portanto, em que, sob tal estado de coisas, poderíamos compreender os vazios que nossos telescópios encontram em inúmeras direções, seria supondo a distância do fundo invisível, tão imensa, que nenhum raio dele ainda pudesse nos alcançar. – Edgar Allan Poe, Eureka
The Big Bang Theory and the Expansion of the Universe
Existem coisas que o modelo estático do universo não consegue explicar. Com as novas tecnologias, cientistas e astrônomos têm encontrado cada vez mais evidências de que o Universo não é estático. Observações têm sugerido que o Universo está se expandindo. A um ritmo muito rápido, também. Alguma coisa deve ter causado esta expansão há muito tempo. Uma grande explosão, talvez? A visão intuitiva de Poe do universo com uma idade finita também apoiou esta especulação porque implica que ele tem um começo. Entra na Teoria do Big Bang.
A teoria do Big Bang diz que o universo era um lugar muito quente em um ponto no tempo. O lugar mais quente do universo (duh!) Era muito denso, também. Então o bang aconteceu. Toda a matéria na ‘sopa cósmica primordial’, formada logo após o bang, começou a esfriar. A matéria então condensou para formar partículas subatômicas, depois átomos – os blocos de construção das estrelas – e tudo mais.
No começo, o Universo era presumivelmente muito brilhante mas opaco porque os elétrons livres não permitiam que a luz viajasse tão longe. Resfriando, o Universo se tornava cada vez mais transparente. Ao mesmo tempo, o Universo expandiu-se. Tudo dentro começou a afastar-se um do outro. A expansão foi tão rápida que as luzes das estrelas e galáxias formadas anteriormente no Universo se esticaram. Este fenómeno é chamado de ‘redshift cosmológico’. O termo ‘redshift’ vem do fato de que quando o comprimento de onda da luz é esticado quando o Universo se expande e esfria, a cor da luz torna-se mais avermelhada à medida que seu comprimento de onda se torna mais longo e cai na região infravermelha, fazendo com que sua energia caia após o resfriamento do Universo.
Quando olhamos para estrelas ou galáxias, estamos olhando para o seu passado. Isso é porque a luz leva anos para viajar daqueles objetos até nós. Do redshift cosmológico, os cientistas também descobriram que quanto mais longe uma estrela ou uma galáxia está de nós, mais rápido ela se afasta. O mais distante objeto celestial observável é visível apenas na região infravermelha do espectro eletromagnético. Quando o Telescópio Hubble fotografou a imagem do campo profundo eXtreme (XDF), ele o fez com sensores infravermelhos para revelar estrelas e galáxias nos confins mais distantes do Universo até onde podemos observar com nossa tecnologia atual.
Outra evidência que suporta a Teoria do Big Bang é a radiação de fundo cósmica descoberta inadvertidamente pelos cientistas em 1965, que é a radiação remanescente na forma de microondas e ondas de rádio espalhadas por todo o Universo. Estas radiações são muito mais extensas do que as luzes das estrelas e galáxias mais longínquas observáveis. Os seus comprimentos de onda são mais longos do que os das regiões infravermelhas. A radiação cósmica de fundo é, em outras palavras, a versão resfriada da radiação liberada durante o tempo do Big Bang. É a radiação observável mais antiga. Também podemos pensar nesta radiação como o instantâneo do universo na época do Big Bang, que foi cerca de 14 bilhões de anos atrás.
A resposta curta para ‘porque é que está escuro à noite?’
A mensagem de casa é que os nossos céus nocturnos estão escuros porque não conseguimos ver luzes de estrelas e galáxias distantes enquanto se afastam tão depressa de nós que as suas luzes são esticadas e se tornam luzes infravermelhas. Nem todas as luzes de todas as estrelas do universo acabarão por nos alcançar também durante a nossa vida, simplesmente porque elas estão muito longe. Mas na verdade, todo o ‘universo observável’ é todo iluminado ao mesmo tempo por todos os tipos de radiações invisíveis aos nossos olhos e ainda cheio de maravilhas à espera de serem encontradas.