Imagem de uma parte extremamente remota do universo, muitas galáxias estão a dezenas de bilhões de anos-luz de nós.Vários fatos fundamentais estão conectados ao Universo - sua origem, sua história, seu estado atual - que são muito difíceis de colocar em consciência. Um deles é o Big Bang, a idéia de que o Universo começou há um certo número de anos atrás, 13,8 bilhões, e então ocorreu o primeiro momento, a partir do qual podemos descrever o Universo como o conhecemos hoje: cheio de matéria e radiação e os ingredientes que eventualmente se transformaram em estrelas, galáxias, planetas e pessoas. Até onde podemos olhar? Você pode pensar que, como tudo no Universo é limitado pela velocidade da luz, será um período de 13,8 bilhões de anos. Mas não é assim, e um dos leitores quer saber:
Como podemos estudar um trecho de 92 bilhões de milhas de espaço [aparentemente significando anos-luz - aprox. trad.] quando a luz das bordas chegou até nós apenas 13,7 bilhões de anos? Mesmo se assumirmos que esses pontos se afastaram mais de nós durante a viagem da luz, e calculamos onde deveriam estar, e não onde os vemos, e considerando que o espaço a essas distâncias se expande mais rapidamente que c, ainda parece que isso números muito grandes.
Esse problema pode ser abordado de três lados, mas apenas um será verdadeiro.
Imagem logarítmica do universo observável, apresentada pelo artista1) A matéria está em toda parte, e a luz se move na velocidade da luz. Por padrão, as pessoas têm exatamente essa imagem. Você pode imaginar o Universo cheio de estrelas e galáxias onde quer que você olhe, e o fato de que essas estrelas e galáxias começaram a se formar quase imediatamente após o início de tudo. Portanto, quanto mais esperarmos, mais longe podemos ver, pois a luz se move em linha reta com a velocidade da luz. Portanto, depois de 13,8 bilhões de anos, podemos esperar que possamos retroceder quase 13,8 bilhões de anos, subtraindo apenas o tempo que levou para a formação de estrelas e galáxias após o Big Bang.
2) A substância está em toda parte, a luz se move com a velocidade c, e tudo pode se mover no espaço. O problema tem outro nível - não há apenas um monte de substâncias emissoras de luz, mas esses objetos também se movem em relação um ao outro. Como eles também podem se mover quase à velocidade da luz, de acordo com as regras do SRT, e a luz se move em sua direção à velocidade da luz, podemos esperar que possamos olhar a uma distância de quase o dobro do que no primeiro parágrafo. Talvez agora os objetos possam estar localizados a uma distância de 27,6 bilhões de anos-luz de nós, se a luz emitida por eles só agora nos alcançar e eles mesmos se moverem de nós quase à velocidade da luz.
3) A matéria está em toda parte, a luz se move com a velocidade c, tudo pode se mover no espaço e o Universo se expande. Este último nível é o mais intuitivo e causa mais problemas. Sim, o espaço é preenchido com matéria, que rapidamente se acumula em estrelas, galáxias e estruturas maiores. Sim, a luz emitida por ele se move com a velocidade c, a velocidade da luz no vácuo. Toda essa matéria pode se mover no espaço, na maioria das vezes devido à atração gravitacional mútua de várias seções com aumento e diminuição da densidade. Tudo isso é o mesmo da opção 2.
Acrescenta que o próprio espaço também está se expandindo. Quando você olha para uma galáxia distante e vê que ela é mais vermelha que o normal, acredita-se que é mais vermelha devido ao movimento direcionado para longe de nós, como resultado do qual a luz muda para a parte vermelha do espectro das ondas. Da mesma forma, o som de uma sirene se afastando de você muda para ondas mais longas e parece mais baixo. Mas tudo isso se aplica à segunda opção. GR acrescenta outro ponto, a expansão do espaço. E com a expansão do Universo, o tecido do espaço é esticado e, para ondas de luz individuais no espaço, os comprimentos também aumentam!
Você pode decidir que esses dois efeitos não podem ser distinguidos. Se tudo o que pode ser medido é o comprimento de onda da luz que atinge seu olho, como você pode ter certeza de que ela se estendeu devido a movimento ou devido à estrutura do espaço? Acontece que existe uma relação entre o desvio para o vermelho (e, portanto, o comprimento de onda) e o brilho observado da galáxia, que depende da distância. Em um universo não expansível, como descrevemos anteriormente, a distância máxima que você pode observar será de dois anos do universo em anos-luz: 27,6 bilhões de anos-luz. Mas no Universo de hoje, já vimos galáxias mais distantes!
Visão geral do GOODS-North, na foto uma das galáxias mais distantes de tudo o que vimos. A maioria está além de 30 bilhões de anos-luz.Então, até onde podemos olhar? Se não houvesse energia escura no Universo, os objetos mais distantes seriam estrelas, galáxias, o brilho residual do Big Bang, etc. - seria limitado a 41,4 bilhões de anos-luz. Mas em um universo de energia escura, esse valor é ainda maior, chegando a cerca de 46 bilhões de anos-luz para a energia escura observada.
blogs-images.forbes.com/startswithabang/files/2016/08/1-U1TKSOmpfiu_JRkSDzPquA.jpgA linha pontilhada é a previsão de STR, a linha sólida é GR, para distâncias no universo em expansão. As observações coincidem com as previsões de GR.
Juntando tudo isso, obtemos que a distância em que observamos o universo de um extremo ao outro é de 92 bilhões de anos-luz. Não esqueça que está em constante expansão. Se pegarmos a estrada hoje à velocidade da luz, conseguiremos passar apenas um terço do seu tamanho, cerca de 3% do volume.
Portanto, embora 92 bilhões de anos-luz pareçam ser um grande valor para o Universo, com 13,8 bilhões de anos, é o valor certo para o Universo, preenchido com matéria, energia escura e obedecendo às leis da GR. A razão para esse tamanho enorme é que o espaço está se expandindo e esse novo espaço está sendo constantemente criado entre as galáxias, grupos e aglomerados conectados. Se você levar em conta tudo o que está nele, o controla e como apareceu, acontece que não poderia ser de outra maneira.