domingo, 7 de junho de 2009

Expansão do Universo



Não existe um lado de fora, o que ocorre é que mais espaço vai sendo criado

Pelas minhas contas, essa é a coluna número 600. Acho que a ocasião merece ser celebrada.
Como são vocês, meus leitores, que mantêm a coluna viva, resolvi escrever sobre um tema que, com frequência, recebo pedidos para abordar de novo: a expansão do Universo.

Dentre as perguntas mais comuns, aqui vão duas das mais populares: se o Universo está em expansão, o que existe do "lado de fora"? Mais Universo? A outra: se o Universo está em expansão, onde fica o centro? Somos nós o centro de tudo? (Deixo outras perguntas para futuras colunas.)

Para começar, o que significa dizer que o Universo está em expansão? Quando ouvimos isso, a imagem que imediatamente vem à mente é a de uma bomba explodindo: do centro da explosão, pedaços de matéria voam em todas as direções.

Essa imagem intuitiva -sem dúvida inspirada pelo nome "Big Bang", dado ao evento que marca a origem do Universo- não tem nada a ver com a expansão cósmica! E causa muita confusão. Quando uma bomba explode, os pedaços voam pelo espaço, se distanciando uns dos outros cada vez mais. O espaço, palco onde ocorreu a explosão (e todos os outros fenômenos naturais), permanece fixo.

Com o Universo, a situação é completamente diferente. O espaço não é mais rígido. É ele que estica com a expansão, como se fosse uma tira elástica. Imagine, então, uma tira elástica bem larga, onde você distribui uma porção de moedas, que são as galáxias.

Esse é o nosso modelo do Universo, em duas dimensões. (A banda elástica tem duas direções, norte-sul e leste-oeste. O espaço em que vivemos tem três, as duas e uma para cima e para baixo. Mas é mais fácil visualizar as coisas só em duas dimensões.) No Universo-elástico, a expansão do espaço equivale ao estiramento da tira elástica. E o que ocorre?

As moedas (galáxias) são carregadas pela expansão da tira elástica. Elas não "voam" como pedaços de dinamite, mas pegam carona no espaço que vai estirando cada vez mais. À medida que isso ocorre, as galáxias vão se distanciando. A expansão do universo é uma expansão do espaço.

O que nos leva à primeira pergunta.

O que existe do "lado de fora"? A resposta é talvez surpreendente: não existe um lado de fora; mais espaço vai sendo criado à medida que a expansão vai ocorrendo. Vamos imaginar que nossa tira elástica é um balão de aniversário, uma esfera. No nosso Universo reduzido a duas dimensões, vivemos na superfície desse balão, em uma das moedas-galáxia, como amebas bidimensionais.

No balão, todos os pontos são equivalentes. O que vemos durante a expansão? Em 1929, Edwin Hubble (cujo nome foi dado ao nosso querido telescópio) mostrou que as galáxias se afastam umas das outras com velocidades que crescem com a distância.

Voltando ao balão, cada galáxia verá a mesma coisa, as outras galáxias se afastando. O balão vai esticando e crescendo, as galáxias vão se afastando e mais espaço vai aparecendo entre elas. Nesse Universo-balão, não existe um "lado de fora"; só existe o balão.

Isso é difícil de visualizar porque sempre insistimos de ver o balão de longe, "de cima", de uma terceira dimensão. Para digerir isso, temos que imaginar que vivemos na superfície do balão, como amebas bidimensionais. Nada de pular pra cima!

Podemos agora responder à segunda pergunta: no balão, todos os pontos são equivalentes; a população de amebas de cada galáxia verá as outras se afastando dela e se achará o centro de tudo. A expansão do Universo não tem um centro; é a mais plena democracia geométrica, onde nenhum ponto é mais importante do que os outros.

5 comentários:

  1. Caro professor, Gleiser; assim como o sr. também sou professor de Física, só que no ensino médio, e peço-lhe perdão se o que vou questionar faz parte da minha formação deficiente.
    Se ao se expandir o Universo cria espaço, isso não viola a conservação de algumas leis da natureza, entre elas a Conservação da Energia? Suponhamos que criou espaço. A partir do que foi criado, ou melhor que transformação processou? Uma das hipóteses para a expansão do Universo é que se daria eternamente (particularmente não compactuo com essa), se isso ocorrer a densidade tenderá a zero, como no momento do Big Bang a densidade éra máxima, está havendo conservação da energia, por isso estou confuso quanto a "criação de espaço".

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  2. Olá, professor Gleiser!
    Eu adoro seu blog.
    Algo que eu realmente não entendo é porque se diz que o universo está se expandindo a um grau constante e ao mesmo tempo que a expansão do universo está se acelerando.
    Obrigada

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  3. Muito bom o post.
    Acabei de conhecer o blog e já adicionei nos favoritos. Atuo na área de Análise de Sistemas, mas sou fascinado por astronomia e pretendo ainda estudar. Estou procurando uma forma de relacionar com minha atual área de atuaçao, rs.

    Abraço!

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  4. Você acredita que nós podemos ainda não ter a capacidade de entender o universo? O número de neurônios que uma pessoa tem e especialmente as suas relações não explicariam isso?

    Eu só consigo imaginar o universo escuro porque eu não tenho a capacidade de enxergar o infinito, talvez por isso que eu não veja a luz afinal...

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  5. gercino cassiano teixeira19 de junho de 2010 04:55

    o homem é teimoso e insiste em dizer que o espaço está sendo criado e expandindo em algo que não existe, de onde vem o espaço então? Os cientistas precisam entender que nosso espaço se expande dentro de um vazio infinito e que o big bang é um evento local dentro desse vazio, proximo dali deve ter acontecido outro eventro parecido e que tais eventos continuam a acontecer no vazio em todas as direções

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