O Universo era assim 380 mil anos após o Big Bang

É o mapa mais pormenorizado da radiação que banha todo o Universo e que é um resquício do Big Bang. Esta radiação permitiu aos cientistas - incluindo uma portuguesa na NASA - concluir que o Universo é mais velho, que se expande um pouco mais devagar e é mais simples do que se pensava.

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O telescópio espacial Planck; na página ao lado: o mapa que obteve da radiação deixada pelo Big Bang, com as pequenas variações de temperatura (mais frio a azul, mais quente a laranja); e em baixo, as diferenças de resolução entre este telescópio e o WMPA Fotos: Esa e Colaboração Planck

Afinal, que idade tem o Universo? De que ingredientes é feito? O que aconteceu nesses primeiríssimos instantes após o Big Bang? O mapa mais pormenorizado de como era o Universo quando tinha apenas 380 mil anos, divulgado ontem com base em observações do telescópio espacial europeu Planck, permite aprofundar estas questões na origem de tudo o que conhecemos - por exemplo, o Universo nasceu há 13.820 milhões de anos, sendo assim um pouco mais velho do que pensava.

Não é que, por ora, a diferença de idade seja por aí além. Está-se a falar de mais cerca de 100 milhões de anos na existência de algo que é muito antigo, pois até ao momento dizia-se que o início do Universo, marcado pelo Big Bang, tinha acontecido há 13.700 milhões de anos. Só para pôr as coisas em perspectiva, o Sol e o sistema solar, incluindo a nossa casa terrestre, formaram-se há cerca de 5000 milhões de anos, e depois a Terra ainda teria de seguir caminho até um dia, há uns meros seis milhões de anos, surgirem os mais antigos antepassados dos humanos.

Pondo ainda as coisas em perspectiva: daqui a outros 5000 milhões de anos, o Sol, uma estrela a meio da vida, começará a morrer - nessa altura, se por milagre cá andarmos, ou já teremos encontrado outro lar algures no Universo, ou será o fim dos humanos que, em tempos, foram iluminados por uma estrela mediana na ponta de uma galáxia em espiral, a Via Láctea.

Voltando à idade do Universo, os cientistas chegaram à conclusão de que é um pouco mais velho porque perceberam, pelos dados do telescópio Planck, que estava a expandir-se mais lentamente do que se supunha. O que isto quer dizer é que, sim, tudo no Universo continua a afastar-se, que o espaço entre as galáxias continua genericamente a aumentar, mas essa expansão está a ocorrer a um ritmo menor do que as estimativas anteriores.

O que é que o Planck, lançado em Maio de 2009 pela Agência Espacial Europeia (ESA) e com contributos da agência espacial norte-americana NASA nos instrumentos científicos, tem estado a observar? Tem recolhido a luz dos tempos em que o Universo era recém-nascido, com 380 mil anos: essa luz, que agora nos chega sob a forma de microondas, chama-se "radiação cósmica de fundo". Também se diz que é a radiação fóssil do Big Bang, os seus resquícios, que banha todo o Universo.

Ora, esta radiação permite aos cientistas viajar até pouco depois do Big Bang e o telescópio Planck, de 600 milhões de euros, foi a sua máquina do tempo. Nos primeiros tempos, o Universo era opaco: era uma sopa tão densa e quente de protões, electrões e fotões que estes não conseguiam viajar livremente. Mas quando os protões e os electrões se juntaram, formando átomos de hidrogénio, essa "era negra" do Universo ficou para trás. A partir daí, a luz (fotões) pôde passar e o Universo, aos 380 mil anos, tornou-se transparente.

A luz desses tempos permite assim ver pequeníssimas diferenças de temperatura no Universo, que surgiram imediatamente após o Big Bang e se terão propagado por todo o lado durante um breve período de rápida expansão conhecido por "inflação". No caso do mapa obtido pelo Planck, no qual colaboraram cientistas europeus, norte-americanos e canadianos, as diferenças de temperatura da radiação cósmica de fundo têm uma resolução sem precedentes.

O resultado é um novo mapa muito refinado do "ovo cósmico", em que a azul surgem as regiões ligeiramente mais frias e a laranja as mais quentes. Foi nas regiões mais quentes que mais tarde se aglomerou maior quantidade de matéria e aí nasceram as galáxias, grandes ilhas de matéria. No fundo, as zonas a laranja representam as sementes das futuras galáxias. Numa delas, na Via Láctea, estamos agora nós a olhar para tudo isto.

"Com o Planck, temos agora um mapa de alta precisão e o mais detalhado até hoje da radiação mais antiga no Universo. Com o estudo desta radiação e as diminutas variações da sua temperatura em diferentes direcções no céu, podemos inferir como o Universo nasceu, como é no presente e de que é feito, bem como qual será o seu futuro e prever a sua morte", diz-nos a cosmóloga portuguesa Graça Rocha, do Laboratório de Propulsão a Jacto da NASA e da equipa nuclear do Planck (outro português da equipa nuclear do telescópio é Luís Mendes, da ESA). "Estas manchas quentes e frias nos mapas do Planck revelam as sementes que germinaram, resultando em estrelas, galáxias, enxames de galáxias que vemos hoje à nossa volta no firmamento", acrescenta Graça Rocha.

A história da descoberta desta radiação é curiosa, para não dizer caricata. Foi detectada acidentalmente em 1964, por Arno Penzias e Robert Wilson, dos Laboratórios Bell (EUA), que no início pensavam que os sinais que captavam se deviam à presença de pombos em cima das antenas. A descoberta valeu-lhes o Nobel da Física em 1978.

Mas esta radiação parecia então uniforme para onde quer que se olhasse no céu, o que evidenciaria uma distribuição homogénea da matéria nos primeiros momentos do Universo. Não conseguiam detectar-se as pequenas variações de temperatura (não havia tecnologias) - mas, assim, como teriam surgido as estrelas, os planetas, as galáxias?

Em 1992, o satélite norte-americano Cobe obteve o primeiro retrato detalhado da radiação cósmica de fundo: por fim, detectavam-se diferenças mínimas na temperatura da radiação cósmica, que correspondem a pequenas flutuações na densidade de matéria. Mais uma vez, em 2006, esta radiação dava um Nobel da Física, a John Mather, do Centro de Voo Espacial Goddard da NASA, e a George Smoot, da Universidade da Califórnia em Berkeley.

Depois do Cobe, houve experiências com balões, que fizeram mapas dessa luz primordial. E houve o satélite Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP), lançado pela NASA em 2001, que divulgou mapas em 2003 e 2006.

Agora, além de acrescentar 100 milhões de anos à idade do Universo, o Planck trouxe outras novidades. O Universo tem um pouco mais de matéria escura (26,8% em vez de 24%), que não se vê mas se sabe existir pelos seus efeitos gravíticos. Tem um pouco mais de matéria "normal" (4,9% em vez de 4,6%), aquela que detectamos. E tem um pouco menos de energia escura (68,3% em vez de 71,4%), uma energia que contraria os efeitos da gravidade e ajuda o Universo a expandir-se.

E por que estará ele a expandir-se mais devagar? Será que é por ter um pouco mais de matéria escura e menos de energia escura do que se pensava? Sim, responde Graça Rocha, dizendo que isso está relacionado com estas duas componentes misteriosas do Universo, que afinal constituem a maior parte da sua matéria e energia.

Outra novidade é que as observações do Planck encaixam nos modelos mais simples de inflação do Universo que procuram descrevê-lo nos primeiros instantes, permitindo assim descartar outros modelos mais complexos. "Os novos dados observacionais eliminam mais de metade dos modelos que descrevem a inflação, período de expansão dramática do Universo, que terá ocorrido imediatamente após a sua formação, e revelam que um modelo simples descreve bem o Universo em que vivemos hoje", refere Graça Rocha. "Por agora, as leis da natureza que nos regem na Terra parecem ser as mesmas que regem os confins do nosso Universo."

E a proposta de Magueijo?

Não irão estes resultados contra a proposta de João Magueijo, físico português do Imperial College, em Londres, de que a luz não teve sempre a mesma velocidade e no início do Universo viajou mais depressa? Esta especulação científica, como ele lhe chama, era uma alternativa à teoria da inflação e procurava igualmente explicar a distribuição uniforme das ligeiras variações de temperatura. Se o Universo não inchou muito depressa no início, argumentava Magueijo, então a luz pode ter viajado mais depressa. Só que isto punha em causa uma das constantes da natureza e um dos pilares da teoria da relatividade de Einstein.

"Sim", responde Graça Rocha. "Um dos resultados permite concluir que não existe variação temporal das constantes fundamentais da natureza. Isso implica uma não variação da velocidade da luz, ou seja, que, afinal de contas, a luz não terá viajado mais depressa no início do Universo."

Seja como for, este zoom tão aprofundado do Planck sobre a radiação cósmica de fundo possibilitou a visualização de estruturas peculiares, refere Graça Rocha, como uma mancha escura que se estende por uma região maior do céu do que o esperado e uma assimetria nas temperaturas médias nos dois hemisférios do céu. "Sem sombra de dúvida que este é o começo de uma nova aventura. Com os dados do Planck, esperamos encontrar explicações definitivas para estas intrigantes peculiaridades", diz a cosmóloga. "Fora isso, com o Planck conseguimos concluir que, no fundo, o Universo em que vivemos parece ser simples e sossegado."

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