O futuro do universo ainda é um mistério, mas a aceleração de sua expansão segue como a teoria mais consistente

Fernanda Tourinho | 25 de novembro de 2016

(Texto originalmente produzido para o Edgardigital, um veículo de comunicação da Universidade Federal da Bahia – UFBA)

“O futuro do universo ainda é um mistério. Conhecermos de fato qual será o futuro, sabermos se ele irá se expandir eternamente, se sofrerá uma grande ruptura em um tempo finito ou se irá entrar em colapso, depende muito de conhecermos a energia escura e como ela interage com os corpos”, disse o professor do Instituto de Física da Universidade Federal da Bahia (UFBA) Cássio Pigozzo, na manhã de quarta feira, 23, para uma plateia de estudantes durante sua palestra no Seminário Integrado de Ensino, Pesquisa e Extensão da UFBA  (Semente), “Energia escura, Supernovas do tipo Ia e a aceleração da expansão do universo”.

Abordando visões correntes sobre o tema, discutindo evidências que indicam a aceleração da expansão do universo, o professor explicou que a cosmologia dedica-se ao estudo do mecanismo que está por trás da dinâmica do universo e das leis que regem o cosmo. “A cosmologia trabalha numa escala superior à dimensão de superaglomerados de galáxias, de forma que os dados estritamente comológicos precisam vir de objetos distantes da terra 200 Mpc, ou seja, 6,18×10^24 metros ou 6,52×10^8 anos-luz, para se entender a dinâmica cosmológica do universo”, observou.

Fontes luminosas que emitem ondas eletromagnéticas são necessárias para receber informações de outras galáxias. Essas ondas eletromagnéticas precisam de tempo para viajar e, quanto mais afastado um objeto, mais tempo essas informações demoram para chegar à Terra. A partir dessa explicação, Pigozzo (ver www.cosmologia.ufba.br ) propõe a questão fundamental para que se entenda a expansão do universo. “A distância entre nós e uma fonte luminosa é constante ou o universo possui uma dinâmica que altera esse valor com o passar do tempo?”

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Cássio Pigozzo: “O futuro do universo ainda é um mistério”

Uma das primeiras evidências a serem analisadas, segundo ele, é o deslocamento do espectro das ondas para o vermelho, também conhecido como redshift. O espectro da radiação recebida traz uma assinatura da composição química do ambiente em que a luz passou. Existe uma “impressão digital” de todos os elementos químicos presentes na Terra e é possível identificá-los através de uma observação em laboratório. Alguns elementos identificados têm o espectro deslocado para comprimentos de ondas maiores, aproximando-se do vermelho, complementou. Esse deslocamento poderia ser interpretado como um afastamento do objeto em relação ao observador, portanto, quando maior o redshift, maior a velocidade de afastamento do objeto.

Segundo a abordagem cosmológica, as coordenadas dos astros não mudam, o que muda é a escala, isto é, a distância entre um objeto e o outro, o que mostra que o espaço é dinâmico e interage com a matéria que o preenche. Dessa forma, um fóton viajando num espaço em expansão terá seu comprimento de onda esticado, justamente devido à expansão da malha cósmica, justificando o redshift observado, explicou o professor.

“É como se todas as galáxias estivessem na membrana de uma bexiga e, quando essa bexiga se expande, todos os pontos de afastam entre si. Nós não somos um referencial privilegiado. Todo o universo está se expandindo em todos os pontos. Se fôssemos para um outro superaglomerado, perceberíamos que os outros superaglomerados em torno dele também estariam se afastando do mesmo. As observações indicam que as escalas estão aumentando de forma isotrópica”, comenta.

universo balão

O universo está se expandindo em todos os pontos para todos os lados

As escalas estão aumentando e é possível inferir que houve um momento em que elas iniciaram e isso remete à singularidade física que deu origem ao universo, o Big Bang. “Quando olhamos fundo na história do universo, nós vamos tentando juntar a observação com o que conhecemos de teoria, para ver se as coisas casam. O modelo padrão admite uma singularidade física chamada Big Bang como estágio inicial da história do universo, tendo um período de expansão desacelerada no passado, e hoje parece que a expansão está cada vez mais acelerada”, comenta Cássio.

Se se considerar o universo configurado em uma geometria plana, é possível calcular a porcentagem de determinados componentes presentes no cosmo. Toda a chamada matéria bariônica conhecida, que é composta por prótons e elétrons, presentes na tabela periódica, e mais os fótons e neutrinos, juntos compõem aproximadamente 5% da densidade de matéria e energia do universo. Fora disso, tudo indica a existência de um tipo de matéria que atrai os corpos gravitacionalmente e não interagem com a luz, sendo denominada de matéria escura. Ela seria responsável por cerca de 23% da densidade do universo. Os 72% restantes, aproximadamente, são compostos por energia escura, que, ao invés de atrair, está afastando os corpos, comentou.

feijões

Representação do universo: os feijões pretos representam a energia escuro e os coloridos, a matéria bariônica, conhecida e estudada

Na explicação presente no site da NASA, Albert Eistein foi o primeiro teórico a perceber que o universo não é composto de “nada”, ele possui energia e é cheio de propriedades que afetam os corpos. A energia escura seria uma propriedade característica do espaço, estava presente na segunda versão de sua teoria da relatividade e seria responsável pela expansão acelerada do universo. A gravidade da matéria escura “encolhe” o universo, enquanto a energia escura tenta expandi-lo, em um “cabo de guerra cósmico”. A matéria escura dominava o cosmo no início mas, há 5 bilhões de anos, a energia escura passou a prevalecer, levando à aceleração da expansão do universo.

O segundo ponto crucial que demonstra a tese da aceleração da expansão são as supernovas tipo Ia, ou seja, o resultado de uma violenta explosão de uma estrela anã branca. O brilho da supernova chega à mesma quantidade de brilho de uma galáxia inteira. Ela explode, deixa um rastro de brilho e some, tudo isso em espaço de dias. Possui um padrão de comportamento a partir do qual foi possível fazer uma estatística que demonstrou que aqueles eventos estavam mais longe do que pareciam. Se o universo fosse composto pela matéria bariônica e matéria escura (por coisas que atraem) em sua maior parte, teria sua expansão freada, e seria esperado que aquelas supernovas tivessem um brilho maior, o que não foi percebido, explicou o professor.

“É possível perceber que os dados favorecem bastante um universo que hoje sofre aceleração de sua expansão e praticamente excluem a possibilidade teórica de um universo desacelerado. E justamente o resultado das análises de supernovas tipo Ia levou à descoberta da aceleração da expansão do universo”, concluiu Cássio Pigozzo.



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