Pular para o conteúdo principal

A expansão do Universo e a Física

    Antes mesmo de Cristo nascer, o ser humano já se perguntava sobre a natureza das coisas. Por volta de 400 a.C., Aristóteles e os filósofos da época achavam que a Terra era imóvel argumentando que, se ela se movesse, todos nós seríamos lançados para longe e que era o centro do universo. Ptolomeu criou um modelo de universo onde a Terra era o centro e os demais corpos celestes circundavam ao redor dela. Mas, em 1514 d.C., um padre polonês, chamado Nicolau Copérnico sugeriu um modelo no qual o Sol era o centro e os outros corpos celestes - incluindo a Terra - orbitavam o Sol. Ele foi condenado e queimado por suas declarações hereges. 
    No próximo século, o italiano Galileu Galilei e o alemão Johannes Kepler defenderam publicamente esse modelo. Galileu criou a primeira luneta/telescópio e concluiu que a teoria de Copérnico se adequava com as observações. Kepler usou dados para calcular o período de órbita da Terra. Em 5 de julho de 1687, Isaac Newton, em sua obra Princípios Matemáticos da Filosofia Natural formulou a tão famosa Lei da Gravitação Universal. Ela nos diz que os corpos tendem a ser atraídos uns pelo outros. 
    A gravidade descrevia bem as órbitas de vários planetas e estrelas, mas não se adequava às observações de Mercúrio. Foi aí que Albert Einstein chegou pra revolucionar tudo com sua Teoria Geral da Relatividade. Este vídeo vai te ajudar a entender como funciona a gravidade de acordo com a Teoria Geral da Relatividade: Gravidade Visualizada. Resumidamente, a gravidade é a deformação do espaço-tempo causada pela massa do corpo celeste. Mas por que "espaço-tempo"? Porque presenciamos 4 dimensões: 3 espaciais (altura, largura e profundidade) e uma temporal (o tempo, óbvio). Ms lembre-se: esse é um conceito de física relativística! Não chegue para o professor de matemática e diga que somos seres de 4 dimensões, a não ser que ele entenda do assunto. 
    Sendo assim, podemos "viajar no tempo". Deixe-me explicar: se a gravidade é a consequência da distorção do espaço-tempo, se tivermos muita massa e, consequentemente, mais gravidade, podemos dilatar o tempo. Mas como faremos isso? Existe um corpo celeste chamado Buraco Negro. Os Buracos Negros são os objetos mais massivos que existem em todo o cosmos. Ele é criado quando uma estrela com mais de 20 massas solares para de fundir hidrogênio em outros elementos e ela colapsa com sua própria gravidade, virando um ponto infinitamente denso e pequeno. Quando a gravidade é muita, o tempo para você se passa mais devagar em relação às outras pessoas. Perto de um Buraco Negro, 1 minuto pra você equivalerá a 100 anos na Terra (dependendo da gravidade do buraco negro). Então se você fosse para perto de um buraco negro e depois voltasse para a Terra, teria se passado 100 anos na Terra, e todos que você conhece provavelmente já terão morrido.
    Em 1924, um astrônomo estadunidense chamado Edwin Hubble estava observando algumas "nebulosas" e descobriu que, na verdade estava observando galáxias fora da Via Láctea e descobriu também que elas estavam se afastando umas das outras. As observações mostravam que as galáxias e estrelas estavam apresentando uma coloração avermelhada. 
    O Efeito Doppler explica isso. Quanto mais distante, a galáxia apresenta uma coloração avermelhada e quanto mais próximo, apresenta uma coloração azulada. O efeito doppler vale tanto para a luz quanto para o som. Não sei se você vê Fórmula 1, mas quando o carro está perto, o som de seu motor é mais agudo, e quando ele está mais longe, o som é mais grave. Isso acontece com ondas sonoras e luz. 
    Mas o incomum é que perceberam que as galáxias estavam se afastando mais rápido do que a velocidade da luz, o que evita a atração mútua e tudo se distancia ao invés de se atrair.Sabemos que nada viaja mais rápido do que a luz. É uma constante de velocidade. A velocidade da luz é 300.000km/s (ou 1.080.000km/h). Só se pode viajar na luz partículas que não apresentam massa. O que apresenta massa, vai se acrescentando mais massa, precisando de mais energia pra se mover. Chega um ponto que a massa fica Infinita, o que precisa de energia infinita para se mover.
    Imagine um trem, inicialmente com 15 vagões. A cada 10km percorridos na velocidade da luz, seja acrescentado 30 vagões. Sua massa vai aumentar e pra sustentar isso, ele vai precisar de mais velocidade. E esse aumento de massa se torna exponencial.Aí pensaram: "nada no universo viaja mais rápido que a luz, mas não quer dizer que o universo viaje mais rápido que a luz". Ou seja, os limites do universo viajam muito mais rápido do que a luz, fazendo com que o que esteja dentro do universo viaje à mesma velocidade.Mas o que acelera o universo? Proporam a ENERGIA ESCURA. Por que esse nome? Pois a energia acelera as coisas, mas eles não conseguem ver essa energia. Não se sabe a natureza dessa energia, sabem apenas que ela acelera as coisas mais rápido do que a luz. 
    Com a descoberta da expansão do universo, Georges Lamaître, propôs o que ficou conhecido como Teoria da Origem do Universo do Big Bang. Partido da premissa de que as galáxias estão se afastando, ele pensou que talvez em algum momento tudo poderia estar junto em um só ponto, a singularidade, que ele chamava de átomo primordial. Essa singularidade é ponto infinitamente denso, quente e pequeno. Conhece,os algo assim, e se chama buraco negro. Mas qual a diferença entre a singularidade do buraco negro e a singularidade do Big Bang? De acordo com o Dr. Paul Matt Sutter, astrofísico da Universidade Estadual de Ohio e do Observatório Astronômico de Trieste, “A singularidade é um lugar de densidade infinita, e isso não é realmente uma coisa. Significa apenas que a matemática que estamos usando para descrever as coisas é quebrada, uma vez que temos infinitos em nossas respostas quando tentamos calcular o que está acontecendo. Até onde sabemos, essa deturpação matemática só acontece em dois locais. Um é no centro de um buraco negro, onde o material é tão comprimido que não podemos seguir a matemática mais, e o outro é no início do universo, quando o universo inteiro está esmagado em um pequeno volume de tão alta densidade que não podemos seguir a matemática mais. Então essa é a única coisa que eles têm em comum – que há uma singularidade, o que significa que não podemos fazer matemática mais. Mas a singularidade dessas duas coisas é diferente. O buraco negro é um ponto no espaço-tempo, um pedaço do universo que está embutido em um universo maior, enquanto que a singularidade do Big Bang é todo o universo.

FONTES: Uma Breve História do Tempo - Stephen HawkingOrigens - Catorze Bilhões de Anos de Evolução Cósmica - Neil deGrasse TysonHypescience.comobservatorio.ufmg.brBuracos Negros - Palestras da BBC Reith Lectures- Stephen HawkingFísica - Einstein Para o Ensino MédioCurso de Astrofísica Geral - UFSC.

Comentários