Em que mundo vivemos?

A descoberta da expansão acelerada do Universo, premiada com o Nobel de Física, tem impacto profundo em nossa relação com o Cosmos

Por Augusto Damineli, da Scientific American Brasil

O prêmio Nobel de Física de 2011 foi dado a três pesquisadores (Saul Perlmutter, Adam G. Riess e Brian P. Schmidt) que descobriram que a expansão do Universo tem se acelerado nos últimos bilhões de anos. Essa descoberta tem um profundo impacto não só para a física e a cosmologia, como também para nossa relação com o Cosmos. Jamais havia passado pela cabeça de alguém, nem mesmo pela dos três pesquisadores que ganharam o Nobel, que isso poderia acontecer. A razão era simples: se lançamos uma sonda espacial com velocidade maior do que 11 Km/s, que é a velocidade de escape da superfície da Terra (energia de movimento maior que a energia gravitacional), ela se afasta com velocidade uniforme. Se a velocidade for um pouco menor, a sonda vai se desacelerando e volta a cair na Terra. Ela só consegue acelerar se tiver combustível para gerar uma força capaz de vencer a atração gravitacional. Para o Universo, também se pensava que só existiam essas duas possibilidades: expansão uniforme eterna ou desaceleração seguida de colapso (Big Crunch). A descoberta da aceleração da expansão do Universo por meio da observação de estrelas supernovas distantes implica na existência de uma “força” contrária à da gravidade e mais forte que ela. Essa espécie de “gravidade negativa” é a componente dominante do Universo (73%) e é chamada de energia escura. 


Na década de 1930, Fritz Zwicky já havia descoberto outro problema cosmológico grave: a matéria escura. Ela não absorve nem emite luz, tem gravidade atrativa como a nossa e não é composta de átomos. Os físicos nunca se incomodaram muito com a matéria escura, embora ela seja seis vezes mais importante que a nossa matéria e componha 23% do Universo. Diferentemente da energia escura, existem esperanças de detectar partículas de matéria escura no grande acelerador de partículas LHC (que fica no Centro Europeu de Pesquisas Nucleares, em Genebra, Suíça) num futuro próximo.


Tudo o que costumávamos chamar de Universo – as galáxias, com suas estrelas, planetas e nuvens de gases, a antimatéria (formas diferentes de matéria bariônica) – representa, na verdade, somente 4% do Universo. É desconcertante para a física, que empreendeu tantos esforços para criar suas duas grandes teorias (a Relatividade Geral e a Mecânica Quântica), só poder aplicar essas teorias a 4% do Universo. 


O problema da energia escura, entretanto, não parece ter solução no médio prazo. Ela parece estar ligada a uma propriedade de campo, que abrange o espaço-tempo como um todo. Uma alternativa inquietante para o futuro é que a aceleração não pare. Se isso continuar acontecendo, essa força vencerá gradativamente os sistemas ligados pelas forças gravitacional, elétrica e até nuclear. 


Primeiro, ela desmancharia os grupos de galáxias, depois espalharia suas estrelas pelo espaço, arrancaria os planetas de suas órbitas e sugaria os gases para fora das estrelas. Depois, atingiria os átomos, evaporando a eletrosfera e, finalmente, arrancaria os prótons e nêutrons dos núcleos atômicos. Seria o “Big Rip” (Grande Estraçalhamento), em que o Universo terminaria como uma nuvem amorfa de partículas. 


Existem outras possibilidades, inclusive a de que essa fase seja superada por outra, que não é o caso de discutir aqui. Essa alternativa já aconteceu antes. Por exemplo, logo após o Big Bang, quando o Universo tinha 1 milionésimo de bilionésimo de bilionésimo de bilionésimo de segundo, ele sofreu uma expansão acelerada análoga à atual, mas muito mais rápida: a era da inflação. A fase seguinte, que durou 400 mil anos, foi dominada pela luz. Quando o Universo expandiu o suficiente, a luz perdeu seu domínio e a matéria passou a dominar, arrebanhando os gases em forma de estrelas e galáxias. Com a diminuição da densidade da matéria, a gravidade foi perdendo terreno até que, uns 12 bilhões de anos depois, a energia escura tomou as rédeas da expansão. O Universo é mutante e suas fases são dominadas por entidades que, por escaparem ao nosso cotidiano, são difíceis de imaginar.


Mais do que explicar a cosmologia, quero chamar a atenção do leitor para a pergunta: em que mundo vivemos? Todos os povos da Terra têm seus mitos de origem, que explicam a concretude de suas vidas: recursos naturais, costumes, técnicas, as estações do ano, os astros. A imagem de mundo lhes dá uma identidade tão profunda que frequentemente leva a fundamentalismos. Os mundos dos outros povos estão errados e são ameaçadores. Por isso, devem ser eliminados. Nós vivemos num mundo científico e tecnológico e muitos acreditam que não somos mais afetados por uma ou outra cosmovisão. 


Quando Copérnico colocou a Terra na órbita do Sol, fez a morte entrar no céu. Explico: no sistema geocêntrico só a Terra era feita de matéria como a nossa, sujeita à morte. 


O espaço supralunar tinha qualidades superiores à do mundo terrestre. O sistema heliocêntrico abriu a possibilidade de reconhecer que somos feitos da mesma matéria que os astros. Com isso, o imaginário humano ganhou um profundo senso de intimidade cósmica. Isso teve um papel importante para as ciências naturais que se desenvolveram nos séculos seguintes. No século XX, a astrofísica demonstrou que somos poeira de estrelas! Nossos átomos são os mesmos que os das incontáveis galáxias com suas incontáveis estrelas e planetas e cometas... Agora, tudo isso se reduziu a 4% do que existe. Embora continuemos sendo poeira de estrelas e íntimos delas, perdemos a intimidade com o Todo. Para o público leigo, a situação é confusa. É difícil saber o que está em vigor e o que muda. Na verdade, a cosmovisão do cidadão comum mistura Big Bang, Adão e Eva, criação do mundo e evolução das espécies. Agora vai ter mais um item na prateleira mental que se chama energia escura e o mundo vai continuar desconexo como sempre foi.


Para os cientistas, estamos vivendo uma época excitante. As revoluções científicas acontecem em escala de décadas, não mais de séculos. Não temos que invejar os tempos copernicanos. Uma descoberta como a da energia escura abre novos horizontes e atrai novos talentos. Queremos ver jovens aventureiros manuseando a geração de telescópios extremamente grandes (ELTs) que na próxima década esclarecerão a natureza da energia escura e trarão à tona quem sabe que novidades desconcertantes.