O supertelescópio espacial James Webb, lançado em dezembro de 2021, já prestou serviços extraordinários à ciência por meio de suas impressionantes imagens, especialmente do espaço profundo. Deposito grande esperança em sua capacidade de se tornar nossos olhos mais aguçados sobre o Universo, permitindo observar estrelas nascendo e morrendo, buracos negros, galáxias distantes e até exoplanetas que possam abrigar vida.

A história do Universo, segundo o modelo cosmológico atualmente mais aceito, começou há cerca de 13,8 bilhões de anos, quando toda a matéria e energia estavam concentradas em um estado extremamente denso e quente que passou por uma rápida expansão. Esse evento ficou conhecido como Big Bang.

Por que falamos em “teoria do Big Bang”?

Porque, na ciência, uma teoria não é um simples palpite. Trata-se de uma explicação sustentada por evidências observacionais e experimentais. Ainda assim, cientistas são naturalmente cautelosos e mantêm suas conclusões sempre abertas à revisão caso novos dados venham a surgir. Esse ceticismo é uma das principais forças do método científico.

Amparado por estudos sobre Termodinâmica, Entropia, Cosmologia e Astrofísica, além de cursos como Do Big Bang à Energia Escura, da Universidade de Tóquio, e Astronomia e Astronáutica, da Universidade Federal de Santa Catarina, considero o modelo do Big Bang a explicação mais consistente de que dispomos hoje para a origem e a evolução do Universo.

Isso não invalida hipóteses sobre o que poderia ter existido antes desse evento ou sobre a possível existência de outros universos. Entretanto, essas questões permanecem em aberto. Se o próprio espaço-tempo surgiu com o Big Bang, o conceito de “antes” pode não ter sequer o significado que intuitivamente lhe atribuímos.

As observações astronômicas já nos permitem olhar para épocas em que o Universo ainda era muito jovem. No entanto, o calor extremo dos primeiros instantes impede que observemos diretamente esse período inicial. O que conseguimos detectar é a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, emitida cerca de 380 mil anos após o Big Bang, quando o Universo finalmente se tornou transparente à luz. Essa radiação constitui uma das mais importantes evidências em favor do modelo cosmológico atual.

Apesar de tudo o que já aprendemos, algumas questões continuam a me inquietar.

Foi o astrônomo Edwin Hubble, que dá nome ao famoso telescópio espacial Hubble, quem demonstrou que o Universo está em expansão. Ao analisar a luz proveniente de galáxias distantes, observou que a maioria delas apresenta um desvio espectral para o vermelho, fenômeno conhecido como redshift. Esse efeito indica que essas galáxias estão se afastando de nós.

O princípio envolvido é semelhante ao Efeito Doppler, percebido também no som de uma ambulância: quando a fonte sonora se aproxima, a frequência parece aumentar; quando se afasta, parece diminuir. Com a luz ocorre algo equivalente. Se um objeto se afasta, seus comprimentos de onda são deslocados para a região vermelha do espectro; se se aproxima, para a região azul, produzindo o chamado blueshift.

A partir dessas observações, Hubble concluiu que, quanto mais distante uma galáxia está, mais rapidamente tende a se afastar. Décadas depois, novas observações revelaram algo ainda mais surpreendente: a expansão do Universo não apenas continua, como também parece estar acelerando.

E então surge uma pergunta que sempre me fascinou:

Se o Universo está se expandindo, para onde ele se expande?

A resposta dos cosmólogos costuma ser contraintuitiva. O Universo não necessariamente se expande para dentro de algum espaço externo. O próprio espaço está se expandindo. As distâncias entre galáxias aumentam porque o tecido do espaço-tempo se estica.

Para ilustrar essa ideia, costuma-se utilizar o exemplo de um balão com pequenos desenhos em sua superfície. À medida que o balão é inflado, todos os desenhos se afastam uns dos outros. Nenhum deles ocupa uma posição privilegiada; todos observam os demais se afastando.

Entretanto, a analogia possui limitações. O balão se expande para dentro de um ambiente já existente e desloca o ar à sua volta. O Universo, por sua vez, talvez não esteja inserido em nenhum “lado de fora”. Nesse caso, perguntar para onde ele se expande pode ser tão inadequado quanto perguntar o que existe ao norte do Polo Norte.

Outra questão intrigante diz respeito ao próprio conceito de infinito. Se o Universo for realmente infinito, sua expansão não significaria necessariamente que ele está ocupando um espaço externo maior; significaria apenas que as distâncias internas entre seus pontos continuam aumentando.

Também existem hipóteses sobre o destino final do cosmos. Uma delas é o chamado Big Crunch, cenário em que a expansão cessaria e seria seguida por uma fase de contração. Atualmente, porém, as observações indicam que a expansão acelerada torna esse desfecho menos provável. Ainda assim, a cosmologia está longe de possuir respostas definitivas.

Essas são inquietações científicas e filosóficas que talvez eu jamais veja plenamente esclarecidas durante minha breve passagem pelo Universo.

E olhe que nem falei da energia escura e da matéria escura.

Mas isso fica para uma próxima conversa.