Astrofísico e autor Ethan Siegel
Após o Big Bang, o Universo era quase perfeitamente uniforme e cheio de matéria, energia e radiação em um estado em rápida expansão. Com o passar do tempo, o Universo não apenas se aglomera e aglomera-se devido à gravidade, mas as estruturas ligadas individuais se afastam umas das outras implacavelmente nas escalas maiores. Conforme o tempo passa, perturbadoramente, cada grupo desaparecerá de vista de todos os outros. NASA / GSFC
Faz quase um século desde que os cientistas teorizaram que o Universo estava se expandindo, e quanto mais distante uma galáxia era de nós, mais rápido ela aparentava retroceder. Isso não é porque as galáxias estão se afastando fisicamente de nós, mas sim porque o Universo está cheio de objetos ligados gravitacionalmente, e a estrutura do espaço em que esses objetos residem está se expandindo.
Mas esse quadro, que dominou a partir da década de 1920, foi recentemente revisado. Já se passaram apenas 20 anos desde que percebemos que esta expansão estava se acelerando, e que com o passar do tempo, galáxias individuais parecerão recuar para longe de nós cada vez mais rápido. Com o tempo, eles se tornarão inacessíveis, mesmo que viajemos na direção deles à velocidade da luz. O Universo está desaparecendo, e não há nada que possamos fazer sobre isso.
A Via Láctea, vista no observatório de La Silla, é uma visão impressionante e inspiradora para qualquer pessoa, e oferece uma vista espetacular de muitas estrelas em nossa galáxia. Além de nossa galáxia, no entanto, há trilhões de outros, quase todos se expandindo para longe de nós. ESO / HÅKON DAHLE
Quando você olha para uma estrela cuja luz chega depois de viajar para você por 100 anos, você está vendo uma estrela que está a 100 anos-luz de distância, devido ao fato de que a velocidade da luz é finita. Mas quando você olha para uma galáxia cuja luz chega depois de viajar em sua direção por uma jornada de 100 milhões de anos, você não está olhando para uma galáxia a 100 milhões de anos-luz de distância. Em vez disso, você está vendo uma galáxia que é significativamente mais distante do que isso!
A razão para isso é que nas maiores escalas - aquelas que não estão gravitacionalmente unidas em galáxias, grupos ou aglomerados - o Universo está se expandindo. Quanto mais tempo um fóton leva de uma galáxia distante para os seus olhos, maior o papel da expansão do Universo, implicando que as galáxias mais distantes estão ainda mais distantes do que a quantidade de tempo que a luz delas percorreu.
Quanto mais distante uma galáxia é, mais rápido ela se expande para longe de nós, e mais sua luz aparece deslocada para o vermelho. Uma galáxia movendo-se com o Universo em expansão estará ainda a um maior número de anos-luz de distância, hoje, do que o número de anos (multiplicado pela velocidade da luz) que levou a luz emitida para chegar até nós. LARRY MCNISH DO RASC CALGARY CENTER
Isso aparece como um redshift cósmico. Como a luz é emitida com uma energia específica e, portanto, com um comprimento de onda específico, esperamos que ela também chegue a seu destino com um comprimento de onda específico. Se o tecido do Universo não estivesse se expandindo nem se contraindo, mas fosse constante, esse comprimento de onda seria o mesmo. Mas se o Universo está se expandindo, o tecido desse espaço está se estendendo, como mostrado no vídeo acima, e, portanto, o comprimento de onda dessa luz se torna mais longo. Os grandes desvios para o vermelho que observamos para as galáxias mais distantes verificaram absolutamente esse quadro.
Galáxias distantes, como aquelas encontradas no aglomerado de galáxias de Hércules, não são apenas deslocadas para o vermelho e para longe de nós, mas sua aparente velocidade de recessão está se acelerando. Eventualmente, deixaremos de receber luz além de um certo ponto deles. ESO / INAF-VST / OMEGACAM. CONFIRMAÇÃO: OMEGACEN / ASTRO-WISE / KAPTEYN INSTITUTE
Mas podemos fazer muito mais do que determinar que o Universo expandiu e continua a se expandir. Podemos usar todas as informações que coletamos para concluir como o Universo se expandiu ao longo de sua história, que por sua vez nos diz do que o Universo é composto.
Uma vez que a luz deixa uma fonte cósmica distante, o Universo em expansão estende o comprimento de onda dessa luz. Isso leva a um desvio para o vermelho, onde os objetos mais distantes terão seu deslocamento para a luz por períodos mais longos, quando componentes diferentes do Universo (como energia escura, matéria ou radiação / neutrinos) são mais importantes.
Dois dos métodos mais bem sucedidos para medir grandes distâncias cósmicas são baseados em seu brilho aparente (L) ou em seu tamanho angular aparente (R), ambos diretamente observáveis. Se pudermos compreender as propriedades físicas intrínsecas desses objetos, podemos usá-los como velas padrão (L) ou réguas padrão (R) para determinar como o Universo se expandiu e, portanto, do que é feito, sobre sua história cósmica. NASA / JPL-CALTECH
Ao medir as fontes em uma série de distâncias, descobrindo seus desvios para o vermelho e depois medindo seu tamanho intrínseco versus aparente ou seu brilho intrínseco versus aparente, podemos reconstruir toda a história de expansão do Universo.
Além disso, uma vez que o modo como o Universo se expande é determinado pelos vários tipos de matéria e energia presentes nele, podemos aprender do que nosso Universo é feito:
. 68% de energia escura, equivalente a uma constante cosmológica,
. 27% de matéria escura,
. 4,9% normal (prótons, nêutrons e elétrons) importam,
. 0,1% de neutrinos e antineutrinos,
cerca de 0,008% de fótons e
. absolutamente nada mais, incluindo nenhuma curvatura, sem cordas cósmicas, sem paredes de domínio, sem texturas cósmicas, etc.
A importância relativa de diferentes componentes de energia no Universo em vários momentos do passado. Note que quando a energia escura atinge um número próximo de 100% no futuro, a densidade de energia do Universo (e, portanto, a taxa de expansão) permanecerá constante e arbitrariamente à frente no tempo. Devido à energia escura, galáxias distantes já estão acelerando em sua aparente velocidade de recessão. E. SIEGEL
Uma vez que saibamos do que o Universo é feito com esse grau de precisão, podemos simplesmente aplicar isso às leis da gravidade (dadas pela Relatividade Geral de Einstein) e determinar qual é o futuro destino do nosso Universo. O que descobrimos, quando aplicamos isso pela primeira vez à descoberta de um universo dominado pela energia escura, foi chocante.
Primeiramente, significava que todas as galáxias que não estivessem gravitacionalmente ligadas a nós acabariam desaparecendo de vista. Eles iriam se afastar de nós a uma velocidade cada vez maior à medida que o Universo continuasse a se expandir e expandir e expandir, sem controle pela gravitação ou qualquer outra força. Com o passar do tempo, uma galáxia se tornaria mais distante, significando que havia uma quantidade crescente de espaço entre essa galáxia e nós mesmos. Como o espaço continua a se expandir, a galáxia parece se afastar em velocidades cada vez maiores, devido à expansão do espaço.
A pesquisa GOODS-North, mostrada aqui, contém algumas das galáxias mais distantes já observadas, algumas das quais tiveram suas distâncias confirmadas independentemente. Muitas das galáxias fotografadas nesta imagem já são inacessíveis para nós, mesmo se saímos hoje à velocidade da luz. NASA, ESA E Z. LEVAY (STSCI)
Mas há uma conclusão inevitável que isso leva a algo ainda mais perturbador. Isso significa que, a uma distância-chave particular de nós, a expansão do próprio tecido do espaço faz com que um fóton que saia da nossa galáxia em direção a um distante ou saia de uma galáxia distante em direção à nossa jamais chegará a nós. A taxa de expansão do Universo é tão grande que galáxias distantes tornam-se inacessíveis para nós, mesmo que nos movamos à velocidade da luz!
Atualmente, essa distância está "apenas" a cerca de 15 bilhões de anos-luz de distância. Se você considera que o nosso Universo observável está a cerca de 46 bilhões de anos-luz de raio e que todas as regiões do espaço contêm (na média e na maior escala) o mesmo número de galáxias, significa que apenas 3% do O número total de galáxias em nosso Universo é atualmente acessível por nós, mesmo se saímos hoje, e viajamos na velocidade da luz.
As porções observáveis (amarelas) e alcançáveis (magenta) do Universo, que são o que são graças à expansão do espaço e aos componentes de energia do Universo. 97% das galáxias dentro do nosso Universo observável estão contidas fora do círculo magenta; eles são inacessíveis para nós hoje, mesmo em princípio. E. SIEGEL, BASEADO NO TRABALHO DOS USUÁRIOS DO WIKIMEDIA COMMONS AZCOLVIN 429 E FRÉDÉRIC MICHEL
Isso também significa que, em média, vinte mil transições de estrelas a cada segundo são acessíveis a inacessíveis. A luz que eles emitiram um segundo atrás, algum dia nos alcançará, mas a luz que eles emitem neste exato segundo nunca chegará. É um pensamento perturbador e sóbrio, mas há também uma maneira mais otimista de vê-lo: este é o Universo nos lembrando quão precioso cada segundo é. É o Universo nos dizendo que, se quisermos viajar para além do nosso próprio grupo local - além do conjunto de objetos gravitacionalmente constituídos de Andrômeda, a Via Láctea e cerca de 60 pequenas galáxias satélites - que a cada momento que atrasamos é outra oportunidade sendo perdido.
Os diferentes destinos possíveis do Universo, com o nosso atual e acelerado destino mostrado à direita. A aceleração contínua assegura que cada galáxia que não esteja vinculada gravitacionalmente à nossa própria vontade acabará se afastando de nós e se tornando não apenas inacessível, mas invisível para nós. NASA E ESA
Dos estimados dois trilhões de galáxias em nosso Universo hoje, apenas cerca de 3% deles ainda são alcançáveis do ponto de vista da Via Láctea. Isso também significa que 97% das galáxias em nosso Universo observável já estão fora do alcance da humanidade, devido à expansão acelerada do Universo causada pela energia escura. Cada galáxia além do nosso grupo local, com o passar do tempo, é destinada a esse mesmo destino.
A menos que desenvolvamos a capacidade de viagens intergalácticas e nos dirigamos a outros grupos e aglomerados de galáxias, a humanidade ficará para sempre presa em nosso grupo local. Com o passar do tempo, nossa capacidade de enviar ou receber sinais do que está além no grande oceano cósmico desaparecerá de vista. A expansão acelerada do Universo é implacável, e a gravidade que temos não é forte o suficiente para superá-lo. O Universo está desaparecendo, e não há nada que possamos fazer para impedir isso.
.
Nenhum comentário:
Postar um comentário