Pergunte a Ethan: como podemos olhar para o passado até o Big Bang?

Nossa história cósmica do universo, sem contradizer as melhores observações e teorias de hoje

O tempo avança e o passado não pode mais ser retornado. Do ponto de vista humano, chamamos isso de flecha do tempo: o passado é apenas uma memória; o futuro ainda não chegou e tudo o que podemos experimentar é o presente. Supõe-se que tudo no Universo obedeça a essa propriedade e todas as interações ocorridas no passado, ocorram agora ou acontecerão no futuro. Mas isso não significa que o passado deve se tornar apenas uma memória para o universo? Nosso leitor está preocupado com o fato de que, de fato, nem tudo é assim:

Como vemos os fótons CMB se a Terra não existia no momento em que foram emitidos? Esses fótons não deveriam ter fugido de nós para o nosso futuro?

É difícil concretizar essa idéia: declaramos que analisamos bilhões de anos, mas como exatamente fazemos isso, se nem a Terra existe há tanto tempo?


Disco protoplanetário em torno de uma jovem estrela na visão do artista

Revelar a história do nosso sistema solar é um pouco como uma história de detetive: só temos evidências daqueles que permaneceram e sobreviveram até hoje, e precisamos recriar o restante da história de como chegamos hoje. Os registros de pessoas remontam a vários milhares de anos - e antes disso só temos evidências de história biológica, química, geológica e física. Podemos recriar a história da vida na Terra através da compreensão do DNA, evolução, restos fósseis, decomposição radioativa, depósitos de carvão, etc. Podemos recriar a história do sistema solar estudando a miríade de planetas, luas, cometas e asteróides à nossa disposição. Graças às evidências indiretas disponíveis, aprendemos muito sobre como a Terra chegou ao seu estado atual.


Uma colisão maciça de grandes planetesimais deu origem ao sistema Terra / Lua, e aprendemos sobre isso voando para a Lua e retornando à Terra imagens de sua superfície

A Terra existe apenas 4,5 bilhões de anos - isso é menos de um terço da história do universo. E só podemos adivinhar nosso passado, mas não observá-lo diretamente. Mas alguém, localizado a uma distância suficientemente grande de nós, poderia observar nosso passado diretamente. Porque Porque para eles é o presente.


Vista da Terra e da Lua de Cassini na órbita de Saturno, em 19 de julho de 2013. Na imagem, a Terra é cerca de 67 minutos mais nova do que era para nós no momento da criação da foto.

Se você olhasse da Lua para a Terra, veria a Terra como era 1,3 segundos atrás, pois a luz leva cerca de 1,3 segundos para essa jornada. Se você estivesse em Plutão, veria a Terra há menos de 5 horas. Mas, para realmente apreciar o quanto a Terra passada era diferente do presente, você podia apenas a distâncias mais sérias:
• De Proxima Centauri, a estrela mais próxima do Sol, você veria a Terra como era há 4,2 anos.
• De Sirius, a estrela mais brilhante do céu, você veria a Terra como era 8,6 anos atrás.
• De Rigel, a estrela azul mais brilhante da constelação de Órion, você veria a Terra como era 773 anos atrás.
• De Deneb, a estrela brilhante mais distante visível, você veria a Terra como era há 2600 anos atrás.
• De Andrômeda, a galáxia mais próxima da Via Láctea, você veria a Terra como era há 2,2 milhões de anos atrás.
• Com o Messier 84, uma das galáxias mais distantes do aglomerado de Virgem, você veria a Terra como era há 60 milhões de anos, logo após a extinção dos dinossauros.
• Com o IC 1101, a maior galáxia conhecida no Universo, você veria a Terra como era há 1,05 bilhão de anos atrás.
• Com o GN-z11, a galáxia mais distante que conhecemos, você veria a Terra como era 13,4 bilhões de anos atrás.

É claro que há 13,4 bilhões de anos atrás não havia Terra - talvez a Via Láctea não existisse na época! Você veria o que havia naquele momento - matéria, que eventualmente se transformará na Via Láctea, estrelas, planetas, um dos quais - depois de outros 9 bilhões de anos - se formará na Terra.



Para nós, as leis da física funcionam da mesma maneira que para aquelas localizadas em outro lugar. E quando olhamos para todas essas estrelas ou galáxias distantes, vemos a luz emitida por elas milhões e bilhões de anos atrás. Essa luz mudou com o tempo: o universo se expandiu e o comprimento de onda da luz aumentou. O ultravioleta mais brilhante das galáxias mais distantes se estendia tanto que passava do ultravioleta, por toda a parte visível do espectro, e se mostrava no infravermelho. Provavelmente existem galáxias além das capacidades de nossos telescópios infravermelhos, porque sua luz mudou para o comprimento de onda mais longo do espectro, inacessível à câmera infravermelha do telescópio Hubble.



Se estivermos determinados o suficiente, podemos procurar sinais do próprio Big Bang, fora de qualquer galáxia. Nos estágios iniciais, o Universo estava cheio de um mar de matéria, antimatéria e partículas de radiação. Com o tempo, a matéria e a antimatéria aniquilaram e deixaram uma pequena quantidade de excesso de matéria, e os comprimentos de onda da radiação foram estendidos devido à expansão do Universo. Como o comprimento de onda e a energia estão conectados - quanto maior o comprimento, menos energia - o Universo esfria com a expansão, o que significa que em algum momento alcançamos um estágio importante: elétrons e prótons começaram a formar átomos neutros, que não eram mais divididos em partes pela radiação . Neste ponto, a radiação começa a viajar livremente, sem obstáculos e direta.



Hoje vemos que essa radiação levou 13,81 bilhões de anos para chegar até nós. Quando olhamos para o universo e vemos radiação relíquia, vemos luz que:
• apareceu durante o Big Bang,
• interagiu pela última vez, dispersando-se a partir de um elétron livre no último momento em que o Universo foi preenchido com elétrons livres,
• viajou 13,81 bilhões de anos em um universo em expansão,
• Ele veio até nós e entrou no detector, passando para a parte de microondas do espectro após essa incrível viagem.

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A luz do Big Bang ao longo do tempo aumenta o comprimento de onda, perde energia e densidade, mas ainda não desaparece; você só precisa saber como procurar.

Essa luz realmente passará além dos nossos olhos, mas sempre, a qualquer momento do futuro, uma nova luz aparecerá, a partir de pontos mais distantes do Universo, que atingirão nossos olhos pela primeira vez. Será uma luz ainda mais fria, de épocas anteriores, com uma densidade menor de fótons. Após 100 bilhões de anos, não será mais microondas, mas sim emissão de rádio, devido à expansão contínua do Universo. Porém, quanto mais olharmos, maior parte do universo será revelada para nós.



E alguém localizado tão longe de nós não verá a Terra ou a Via Láctea, olhando em nossa direção - apenas a luz do Big Bang, exatamente a mesma que vemos quando olhamos em sua direção.