Fósseis da Criação

Uma espécie de semente de gravidade surgiu após o Big Bang

Na semana passada, escrevi sobre dois telescópios espaciais prestes a serem lançados pela Agência Espacial Europeia. Dia 6 de maio, os telescópios espaciais Herschel e Planck iniciarão sua viagem em direção ao local de onde medirão as propriedades do cosmo bebê.
Para minimizar a interferência de sinais de micro-ondas da Terra, o Planck terá uma órbita a 1,5 milhão de quilômetros, um centésimo da distância entre a Terra e o Sol. Serão seis semanas até que chegue ao ponto exato, de onde colherá dados por 14 meses.

Essencialmente, o satélite é um termômetro extremamente preciso, capaz de medir variações de um milionésimo de grau na temperatura da radiação cósmica de fundo, o fóssil deixado quando os primeiros átomos de hidrogênio foram formados, cerca de 13,8 bilhões de anos atrás.

O Planck poderá testar os modelos atuais de como galáxias surgiram a partir da sopa de matéria que preenchia o cosmo em seus primórdios. Para reproduzir as propriedades que medimos do Universo, astrônomos precisam de uma receita extremamente estranha. São três ingredientes principais, fora a radiação cósmica de fundo. O primeiro deles é o mais óbvio: a matéria comum, formada de átomos com prótons no núcleo e elétrons girando à sua volta. É dela que somos feitos, de hidrogênio, carbono e ferro. Segundo a receita atual, essa matéria constitui só 4% do Universo.

O próximo ingrediente também é uma forma de matéria, mas que não tem nada a ver com a matéria comum. Essa é a chamada "matéria escura", cujo nome vem do fato de não ser capaz de produzir luz ou radiação de qualquer espécie, como fazem nossas queridas estrelas. Ninguém sabe que matéria é essa. Dezenas de experimentos estão tentando detectá-la, e o grande colisor de partículas na Suíça, o LHC, em breve tentará forjá-la a partir de matéria comum. (É, isso é possível, ao menos em teoria.)
A matéria escura, segundo a receita cósmica atual, consiste em aproximadamente 23% do Universo. Os 73% restantes supostamente fazem parte da "energia escura", algo que também desconhecemos, como abordei em várias colunas passadas.

Voltando aos modelos que irão ser testados pelo Planck, o mais importante deles descreve a origem das galáxias. Quando astrônomos mapeiam o Universo, observam que as galáxias estão distribuídas como se existissem na superfície de bolhas num banho de espuma: regiões esféricas com pouca matéria, os vazios cósmicos (o interior das bolhas), cercadas de galáxias à sua volta.

Como isso ocorreu? Segundo os modelos modernos, são necessários três ingredientes. A matéria comum, claro, que compõe as estrelas e os planetas; a matéria escura; e uma espécie de semente gravitacional, aglomerados de um tipo de matéria exótica que presumivelmente surgiu nos primeiros instantes de existência do cosmo.

Essas sementes atraem a matéria escura que, por sua vez, atrai a matéria comum. Bem estranho, eu sei. Por isso o Planck é tão necessário. Segundo os modelos, o Universo bebê expandiu incrivelmente rápido devido a essa matéria exótica. Caso isso tenha ocorrido, a textura do próprio espaço sofreu distorções que se propagaram como ondas desde então. Caso as ondas existam e sejam suficientemente grandes, Planck poderá medi-las.

Se tiver sucesso, teremos uma janela para enxergar o Universo quando ele tinha apenas um trilionésimo de trilionésimo de trilionésimo de segundo -muito perto do início de tudo.
Essas ondas são o que mais se aproxima de um fóssil da criação. Os próximos 14 meses serão de muita ansiedade para a cosmologia.

Mapeando a Criação

Decolam em maio dois telescópios que prometem revolucionar a astronomia

Estamos prestes a ver detalhes da criação do cosmo. Parece pseudociência mas não é. Dia 6 de maio, um foguete Ariane-5 da Agência Espacial Europeia decolará com uma carga preciosa: o telescópio de infravermelho Herschel e o telescópio de micro-ondas Planck, que prometem revolucionar nosso conhecimento do Universo. Nada mais apropriado para o Ano Internacional da Astronomia.

O Herschel, batizado em homenagem ao astrônomo que descobriu Urano, em 1781, terá um espelho de 3,5 metros de diâmetro, o maior já posto em órbita. Como comparação, o espelho do famoso Telescópio Espacial Hubble tem 2,4 metros. Entre outras coisas, seu objetivo é capturar a radiação emitida por objetos extremamente distantes, as primeiras galáxias e sua subsequente evolução.

Vale lembrar que, em astronomia, quanto mais distante o objeto, mais antigo ele é. Isso porque a luz emitida por uma estrela ou por uma nuvem de gás precisa viajar até nós, o que toma tempo. Mesmo que a luz e todos os outros tipos de radiação eletromagnética viajem à incrível velocidade de 300 mil quilômetros por segundo, as distâncias cósmicas são tão imensas que a luz leva tempo para viajar de uma fonte até nós. O Sol, por exemplo, está a 8 minutos-luz de distância da Terra: a luz demora 8 minutos de lá até aqui.

Andrômeda, a galáxia mais próxima de nós, está a 2 milhões de anos-luz: a luz que vemos agora saiu de lá há 2 milhões de anos. Portanto, olhar para o espaço é viajar para o passado, a única máquina do tempo que conhecemos. Quanto mais poderoso o telescópio, mais no passado mergulhamos.

O telescópio Herschel será capaz de captar a radiação vinda das primeiras estrelas, formadas milhões de anos após o Big Bang, o evento que marca a origem do Universo. Será, também, capaz de estudar o nascimento de estrelas mais recentes, juntamente com os seus planetas. Portanto, veremos o nascimento de outros sistemas estelares, aprendendo como o nosso próprio Sistema Solar nasceu.

Ao vermos outras estrelas nascerem, aprendemos sobre as nossas origens. Como informação complementar, o Herschel analisará também a composição química desses berços estelares, bem como de nuvens de matéria espalhadas pelo cosmo. Se somos formados de poeira das estrelas -nosso carbono, ferro e oxigênio são restos de explosões estelares que ocorreram há bilhões de anos- poderemos compreender como essa poeira é formada e espalhada pelo espaço sideral. Não veremos a nossa Terra nascer, mas veremos outras.

A missão Planck nos remete ainda mais para o passado cósmico. Seus detectores serão capazes de captar com precisão dez vezes maior do que a de missões anteriores o eco da primeira radiação liberada no Universo, datando do nascimento dos primeiros átomos, 380 mil anos após o Big Bang. Imagine um termômetro com precisão de um milionésimo de grau. Com isso, astrônomos e cosmólogos poderão estudar como as maiores estruturas cósmicas foram formadas -berços não de estrelas, mas de galáxias.
Mas o Planck irá ainda mais longe.

Uma das predições da cosmologia moderna é que o cosmo-bebê, com apenas um trilionésimo de trilionésimo de trilionésimo de segundo de idade (10-36 segundo), se expandiu violentamente, a chamada fase "inflacionária". Se isso ocorreu, e os dados que temos indicam que sim, existem sinais que o Planck poderá captar. Os detalhes desses sinais e de suas consequências deixo para a semana que vem. E pensar que são apenas 400 anos desde que Galileu apontou um telescópio pela primeira vez aos céus.

Poucos testemunhos da inventividade humana são tão impressionantes.