Por que o Universo observável é muito maior do que a sua idade?

13/09/2016 às 12:105 min de leitura

Recentemente, nós aqui do Mega Curioso recebemos uma intrigante pergunta de Giovanni Bruno Jr., um de nossos leitores. Depois de ler uma matéria aqui no nosso site — mais especificamente, uma intitulada “Se existem ‘zilhões’ de planetas no Universo, então, cadê os aliens?” —, Gionanni ficou interessado a respeito de uma informação que mencionamos, ou seja, que o Universo observável conta com cerca de 90 bilhões de anos-luz de diâmetro.

Entretanto, conforme apontou o nosso leitor, se o nosso Universo surgiu há 13,7 bilhões de anos — em decorrência do Big Bang — e se encontra em expansão desde então na velocidade da luz (ou seja, a pouco menos de 300 mil quilômetros por segundo no vácuo), considerando que nada pode viajar mais depressa do que a luz, como diabos o Universo conseguiu crescer tanto?

Como pode?

Segundo Giovanni, seguindo essa lógica, o Universo deveria medir pouco menos de 14 bilhões de anos-luz de diâmetro, em vez de 90 bilhões — e isso que nem estamos considerando aqui o tamanho do Universo “não observável” que, até onde se especula, pode se estender por todo o infinito e além... Então, como?

Antes de começar

Voltando ao Universo observável, para entender melhor o motivo de ele ser muito maior do que a sua idade, primeiro precisamos abordar uma série de questões, como a maneira como a luz se comporta no vácuo e até um pouquinho da teoria das cores para que tudo possa fazer sentido no final.

Expansão, luz, cores e ação!

Isso porque, para compreender a expansão do Universo, precisamos entender diversos conceitos, incluindo um chamado “desvio para o vermelho” — que, basicamente, se refere à forma como as ondas de luz se comportam com relação à velocidade relativa entre uma fonte emissora e um observador. Vamos lá?

Esclarecendo alguns pontos

Você deve se recordar das suas aulas de Física — e de Isaac Newton! —, quando aprendeu que o negro representa a ausência de cor, enquanto o branco, ao contrário, corresponde à combinação de todas as cores, certo? As cores nada mais são do que ondas eletromagnéticas que vibram em determinadas frequências da luz, sendo que a mais longa que nós, humanos, conseguimos enxergar é a vermelha e a mais curta, a roxa.

Lembra de ter estudado sobre o prisma na escola?

Pois, com esse conhecimento em mãos, sobre como a luz se propaga e interage com a matéria, nós conseguimos determinar uma porção de coisas a respeito dos objetos, como sua temperatura, sua composição e até a sua localização no espaço. E falando em localização de corpos no espaço, você também deve se recordar de ter estudado sobre o Efeito Doppler — você pode conferir uma explicação completa através deste link —, não é mesmo?

Embora ele geralmente seja associado com a forma como as ondas sonoras se propagam, o mesmo processo pode ajudar a esclarecer o motivo de a luz emitida por determinadas fontes cósmicas tender para um ou outro extremo do espectro eletromagnético. Calma... já vamos explicar isso direitinho! Bem, o Efeito Doppler permite que saibamos como a trajetória de um comprimento de onda é alterada com base na direção em que um objeto está se movendo.

Desvio para o vermelho

Assim, quando um objeto está se movendo na direção oposta à nossa, os comprimentos de onda da luz são “esticados” e aparecem tendendo para o vermelho (mais longos); já quando um objeto está se deslocando em nossa direção, os comprimentos de onda são comprimidos e, portanto, aparecem azulados (mais curtos). É aqui que o “desvio para o vermelho” entra em cena.

Universo em expansão

Quando os astrônomos começaram a medir a distância que separa as galáxias de nós — com base na luz que elas emitem —, eles notaram que os comprimentos de onda vindos delas tendiam para o vermelho, indicando que elas estão se movendo na direção oposta à nossa. Mas os cientistas notaram algo mais.

Tudo está se afastando do centro do Universo

Além de as galáxias e demais astros que existem no espaço estarem se deslocando no sentido oposto ao nosso, os astrônomos observaram que o desvio para o vermelho também aumenta, indicando que esses corpos todos estão “fugindo” de nós cada vez mais depressa — o que significa que o Universo se encontra em expansão.

As observações do desvio para o vermelho também apontaram que, quanto mais distantes as galáxias se encontram no espaço, mais depressa elas estão se movendo em direção ao limite do Universo observável. Mas essa informação é só uma curiosidade mesmo! Agora que já explicamos como descobrimos que o Universo se encontra em expansão, que tal seguir para a confusão entre a idade e o tamanho dele?

Uma coisa é uma coisa, outra coisa é outra coisa

Quando falamos a respeito de um limite observável do Universo, isso implica que há um Universo não observável também — que se estende muito além do que as nossas mentes podem compreender. Só para você ter uma ideia, é nessa parcela observável que se encontram todos os astros que existem, ou seja, 25 bilhões de agrupamentos galácticos, 350 bilhões de grandes galáxias, 7 trilhões de galáxias anãs e por volta de 1022 a 1024 estrelas!

Nem dá para imaginar tudo o que existe no Cosmos!

Agora, imagine tudo isso existindo em um espaço de apenas 13,7 bilhões de anos-luz de diâmetro. É aqui que a confusão entre o tamanho do Universo e sua idade começa. Na verdade, assumindo que o Cosmos teve origem a partir do Big Bang, há quase 14 bilhões de anos, o que nem todo mundo sabe é que, de acordo com essa teoria, nos primórdios de tudo, o espaço-tempo começou a se expandir mais depressa do que a velocidade da luz.

Esse período é conhecido como inflação cósmica — e explica o motivo, entre outras coisas, de o Universo ser maior do que a sua idade. Segundo a teoria do Big Bang, em um piscar de olhos, o Cosmos passou de ser um ponto extraordinariamente denso e quente e se tornou algo incrivelmente gigante e repleto de partículas que, com o tempo, começaram a formar tudo o que existe.

Diagrama mostrando o progresso do Universo

Pois, depois que aquela inflação inicial diminuiu, a expansão do Universo diminuiu com ela, e hoje os cientistas acreditam que ela continua acontecendo graças a uma força misteriosa (e ainda hipotética) conhecida como energia escura. Porém, o mais interessante é que, embora a Ciência ainda não consiga explicar os mecanismos por trás da expansão, ela parece estar acontecendo mais depressa do que a velocidade da luz.

E apesar de termos dito lá no comecinho da matéria que nada pode viajar mais depressa do que a velocidade da luz, o ritmo de expansão do Universo não está quebrando nenhuma lei da Física. Isso porque, de acordo com a Teoria da Relatividade de Einstein, nenhum corpo pode ultrapassar a velocidade da luz, mas isso não quer dizer que o espaço-tempo não possa.

Universo observável

Sendo assim, o que acontece é que, na verdade, as galáxias, as estrelas, os planetas e tudo o que existe não estão viajando através do Universo, mas sim se expandindo junto com ele. Isso significa que, em vez de a matéria estar se deslocando através do espaço, ela é “arrastada” por ele e, com isso, as distâncias entre galáxias vão aumentando — sempre e quando elas não estejam próximas o suficiente para sucumbir à gravidade entre elas (e elas acabem colidindo).

Como é que é?

Para entender melhor esse papo todo de expansão, imagine que você se encontra em uma imensa estrada e não consegue ver nem o começo nem o fim dela. Agora, imagine que por toda essa estrada existem pessoas a exatamente 1 metro de distância uma da outra, e que você ocupa a posição “0”. Adiante de você, se encontra a pessoa “1”, depois dela, a “2”, a “3” etc. e, atrás de você, a “-1”, a “-2”, a “-3” e assim por diante — nos dois sentidos.

Uma loooonga estrada elástica

Só que essa estrada é elástica e começa a se esticar gradativamente nas duas direções — e você começa a ver como as pessoas que se encontram diante e atrás de você começam a se afastar para frente e para trás na mesma proporção, sem que elas estejam caminhando. Elas continuam paradinhas no lugar.

Conforme a estrada continua se esticando, você vai notar que as pessoas que se encontram mais distantes de você parecerão estar cada vez mais longe e se afastando cada vez mais depressa — embora elas não tenham dado um passo sequer. Agora, imagine que um carro começa a percorrer essa mesma estrada. Ao chegar ao final, você concorda que o percurso será muito mais longo do que o normal porque a estrada está se expandindo enquanto o carro viaja por ela?

Booom!

No caso do Universo, apesar de a luz estar viajando por ele há cerca de 14 bilhões de anos — e ter percorrido perto de 14 bilhões de anos-luz —, a explosão que emitiu essa mesma luz também está viajando na mesma direção durante esse tempo todo. Por isso, em vez de o Universo observável ter o mesmo tamanho de sua idade, ele, na verdade, é muito, muito maior.

Últimas novidades em Ciência

NOSSOS SITES

  • TecMundo
  • TecMundo
  • TecMundo
  • TecMundo
  • Logo Mega Curioso
  • Logo Baixaki
  • Logo Click Jogos
  • Logo TecMundo

Pesquisas anteriores: