Quanto sabemos do UNIVERSO? | Astrum Brasil

Segundo Einstein, existem duas coisas infinitas, o universo e a estupidez humana. E ele não tinha certeza sobre o universo. Esta citação irônica pode parecer nada mais do que uma provocação despreocupada a toice dos humanos, mas é a segunda parte que destaca a verdade importante. Nosso universo é um enigma. é o lar de tudo. Cada galáxia em espiral e nebulosa inspiradora, cada estrela em explosão e cada buraco negro. E no entanto, há tanto que não sabemos sobre ele. Qual é a estrutura do universo? É finito ou infinito? Como começou? Onde tudo terminará? Nem mesmo uma das maiores mentes dos últimos 100 anos sabia a resposta completa. Percorremos um longo caminho desde Einstein e ferramentas poderosas como o telescópio espacial James Web nos permitiram perscrutar o espaço e o tempo. Tudo em um esforço para encontrar detalhes que indiquem a natureza da realidade que habitamos. Mas o que sabemos e o que ainda está obscurecido? Graças a vastas distâncias e intrigantes forças invisíveis. O que é o universo? Está na hora de descobrirmos. Eu sou o Denis Ariel e você está assistindo ao Ashron Brasil. Junte-se a mim hoje neste documentário completo sobre o cosmos, enquanto literalmente exploramos tudo que já existiu ou existirá, também conhecido como o nosso universo e as técnicas incríveis que os cientistas utilizaram para entendê-lo melhor. Com um tópico tão amplo, vamos precisar dividir o problema. Então, vamos começar com o que sabemos sobre a natureza do nosso universo, como ele está agora. Afinal de contas, como é o universo? A resposta pode parecer óbvia. É um conjunto de galáxias flutuando em um vazio escuro. Mas mesmo 100 anos atrás, esse conceito não era o que os cientistas acreditavam que o universo parecia. Eles pensavam que o número de galáxias existente era exatamente uma. a nossa galáxia. Mas a chave para refutar essa crença e aprofundar nossa compreensão do universo no século 21 veio com nossa capacidade de medir distâncias. Então, com isso, vamos explorar como aprendemos a avaliar a escala do espaço. Ao observar o céu e imaginar as vastas distâncias entre os objetos no espaço, você provavelmente já deve ter se perguntado: “Como os cientistas podem ter certeza das distâncias entre nós e outros corpos celestes? Bem, existem alguns métodos disponíveis com precisão maior ou menor, dependendo da distância do objeto e todos são muito inteligentes. O primeiro método que vamos falar é justamente o método que nos dá medições muito precisas. é chamado de método de paraláxe. Caso você nunca tenha ouvido falar, o efeito paraláxe pode ser percebido quando objetos mais próximos de nós parecem se mover mais rápido do que os objetos distantes à medida que nos deslocamos em paralelo a eles. Por exemplo, quando você olha pela janela lateral de um carro, tudo que está próximo parece muito rápido, mas objetos de fundo permanecem razoavelmente parados. Mas como podemos usar esse efeito para medir distâncias no espaço? Bem, a Terra orbita o Sol levando seis meses para chegar de um lado ao outro. Os cientistas podem olhar para uma estrela e registrar sua posição em comparação com estrelas distantes além dela. Se meses depois, os cientistas podem registrar novamente a posição relativa da estrela. Como sabemos que o diâmetro da órbita da Terra é de aproximadamente 300 milhões de quilômetros, usando trigonometria simples, podemos calcular a distância até a estrela. A estrela está perto de nós, então as diferenças em sua localização aparente serão muito maiores. Está mais longe? A posição da estrela mudará apenas ligeiramente porque o ângulo é muito menor. Este método funciona até uma distância de cerca de 400 anos luz, pois além disso a mudança em sua posição aparente não pode mais ser medida. A órbita da Terra teria que ser muito maior antes que você pudesse usar esse método para distâncias maiores, o que é lamentável porque a maioria das coisas no espaço está a mais de 400 anos luz de distância de nós. Mas felizmente existem cientistas muito inteligentes por aí que criaram outro método para avaliar distâncias sem a necessidade de usar trigonometria. Embora deva ser mencionado que este método é um pouco menos preciso, é o melhor que temos por hora. Parece que as estrelas tendem a seguir um padrão que pode ser visto neste gráfico. As estrelas da sequência principal, que constituem a maioria das estrelas do universo, podem ser encontradas em algum lugar ao longo desta faixa. A temperatura corresponde à cor e o mais importante, ao brilho. Usando estrelas que têm uma distância confirmada graças ao método de paraláxe, podemos ver o quanto uma estrela escurece devido à distância entre ela e nós e extrapolar isso muito além de 400 anos luz de distância. Então, digamos que queremos saber a distância entre nós e uma estrela bem azul. Uma vez que conhecemos a cor precisa da estrela, podemos dizer o quão brilhante ela seria se estivesse bem perto de nós. Podemos então medir a estrela para ver o quão brilhante ela é de nossa perspectiva. Combinando isso com os nossos dados extrapolados, podemos prever a que distância a estrela realmente está. Obviamente há alguma margem de erro em nossas previsões. Afinal essa banda é bastante espessa, não uma linha fina precisa. Portanto, esses dois métodos funcionariam para estrelas em nossa própria galáxia, onde ainda estão próximas o suficiente para serem definidas individualmente. Mas e estrelas em outras galáxias? Como podemos medir as distâncias? Bem, aqui outro método muito inteligente e que utiliza estrelas variáveis cefeidas como indicador de distância. Uma variável sefeida é um tipo muito especial de estrela que muda de brilho periodicamente, dependendo de quão brilhante ela é. E algumas dessas estrelas são realmente muito brilhantes, tanto que as mudanças no brilho podem ser detectadas por nós em uma galáxia totalmente diferente. Cronometrando os pulsos em uma variável cefeida, podemos saber exatamente o quão brilhante a variável cefeida deve ser e quão fraca ela é para nós, permitindo-nos usar os dados extrapolados novamente para calcular a distância até ela e para a galáxia onde ela reside. Isso se tornou a chave para aprender que outras galáxias existiam além da nossa. Uma descoberta que começou com o astrônomo Edwin Hubble. Lembre-se, nossa compreensão do universo há 100 anos não era muito avançada. Os cientistas, antes disso, acreditavam amplamente que o universo era apenas uma única galáxia cheia de estrelas. Embora alguns astrônomos tenham começado a detectar pequenas manchas difusas, na verdade galáxias no céu e postulá-las como universos ilhas externos ao nosso, essa não era uma ideia comum. A maioria dos cientistas acreditava que o que estavam vendo eram apenas nebulosas e estranhas dentro de nossa galáxia. A prova de que elas eram galáxias de verdade só veio na década de 1920, quando o astrônomo americano Edwin Hubble começou a estudar um desses objetos por si mesma. Em 1923, ao estudar o que hoje chamamos de galáxia de Andrômeda, Edwin Humble percebeu que uma das estrelas que estava observando era uma estrela variável ser feita, um tipo de estrela que varia seu brilho ao longo de semanas. Isso foi particularmente emocionante porque em Reta Swan Livet já havia descrito a relação período luminosidade das variáveis sefeidas em 1912. Então Hubble pôde aplicar sua teoria a sua nova descoberta. Ao medir com que irregularidade a estrela aumentava e diminuía seu brilho, Edwin Hubble poderia calcular o quão brilhante a estrela deveria ter sido. Ao comparar isso com o quão brilhante realmente era, ele poderia calcular matematicamente a que distância estava. Mais ou menos como saber que uma vela que está mais longe de você é mais fraca do que outra que está por perto? De repente, ele tinha uma régua com a qual podia medir o universo e o que ele encontrou o surpreendeu. A estrela que ele estava examinando estava tão distante que devia existir fora de nossa galáxia. Isso abriu o nosso entendimento, mas não demorou muito para que outra surpresa chegasse. Ao notar o efeito dopper da luz das galáxias que ele observava, por meio do qual seu movimento faz com que as fontes de luz que se afastam de nós pareçam mais vermelhas e as fontes de luz que se aproximam de nós pareçam mais azuis. Rumble notou que quase todas as galáxias que ele conseguia ver não estavam se movendo aleatoriamente, mas sim se afastando de nós. Ele foi capaz de ver um universo em expansão e parecia uma afronta, o universo quase como uma entidade móvel, dinâmica, orgânica e em expansão. Foi uma observação tão perturbadora que até Einstein se recusou a aceitá-la. O físico teórico alemão acabara de abalar as estruturas da base científica ao propor numa transformação inimaginável as nossas velhas noções sobre espaço e tempo. E mesmo assim ele não conseguia aceitar que todo o universo fosse algo dinâmico e mutável. Na verdade, Einstein estava tão convencido de que nosso universo era uma entidade estática que decidiu modificar suas equações originais adicionando um elemento extra para estabilizar a matemática do universo. Essa adição foi chamada de constante cosmológica. Para Einstein, a ideia de que o universo estava se expandindo era tão desagradável que inicialmente não conseguiu aceitá-la. E, no entanto, o tempo e Edwin Hubble provaram que seu modelo estático estava errado, tornando desnecessária uma constante cosmológica. Mas isso levanta uma questão interessante. Por que temos tanta certeza de que o modelo de universo estático está errado? Há muitas respostas para isso. Curiosamente, o próprio fato de o espaço ser escuro é uma das maneiras pelas quais sabemos que o universo não pode ser um lugar estático. Ele simplesmente não pode existir para sempre e nunca mudar. Você já olhou para o céu e se perguntou porque o espaço é tão escuro? Bem, há duas razões muito diferentes para isso. Vamos começar com algo conhecido como paradoxo de Obers. Alguns de vocês podem responder a pergunta de porque o espaço é escuro com bem, não há nada entre as estrelas, então é claro que seria escuro. Não há fonte de luz em um universo finito. Sim, isso é verdade. Mesmo nas imagens de campo ultra profundo do Hubble, você pode observar uma sessão aparentemente inóqua do espaço vazio e ainda encontrar várias fontes de luz, como estrelas e galáxias. Mas mesmo aqui parece haver lacunas entre as galáxias. E como sabemos, as galáxias não são uma fonte de luz sólida, pois existem vastas distâncias entre os aglomerados de estrelas mais densamente compactados. Basicamente, imagine uma esfera em torno de uma fonte de luz. Vamos nos concentrar em uma sessão dessa esfera. A intensidade da luz que chega a essa sessão é reduzida dependendo do raio da fonte. Porque quanto mais a luz precisa viajar, mais ela se espalhará por uma área de superfície maior, significando que a sua intensidade para um observador será reduzida. No entanto, se vivêsemos em um universo estático e infinito, um universo com estrelas infinitas, sem expansão e sem começo ao fim, o céu inteiro não seria escuro, mas tão brilhante quanto a superfície de uma estrela ou mesmo infinitamente brilhante. Esse conceito é conhecido como o paradoxo de ers. Isso ocorre porque não importa para onde você olha no céu, em um universo infinito, haveria uma fonte de luz nesse ponto, com cada microssegundo de arco do céu coberto por uma estrela a uma distância ou outra. Mas você pode pensar, o que dizer de nuvens e poeira que obscurecem a visão das estrelas de fundo? Em um universo infinito, eles também serão tão brilhantes quanto as estrelas que receberem e refletirem tanta luz. Essa é uma das grandes evidências de que o universo em que vivemos não é eterno, mas tem um começo e, provavelmente também um fim. É também evidência da expansão do universo. A constante de Hubble mostrou que o universo se expande a aproximadamente 70 km/sund a cada 1 MP. Dado que o universo provavelmente tem uma idade de 13.8 bilhões de anos e porque observamos que é dinâmico e em expansão, significa que há uma esfera ao nosso redor na Terra que não podemos ver além, porque galáxias que estão além dessa esfera estão se afastando de nós mais rápido que a velocidade da luz. Isso significa que mesmo com um telescópio capaz de ampliação infinita, haveria manchas de espaço em nosso céu que não contém nada da nossa perspectiva. O paradoxo de Obers era uma evidência contra um universo infinito, estático e eterno, mas também havia provas a favor da alternativa. Especificamente, algo que vemos acontecendo dentro do desvio para o vermelho das estrelas parece selar o acordo. As galáxias, em direção aos lugares mais distantes do que podemos ver, t outra característica perceptível. Elas não estão apenas desviadas para o vermelho, mas quanto mais distantes estão de nós, mais vermelhas parecem. estão acelerando com galáxias distantes se tornando mais vermelhas, devido ao alongamento dos comprimentos de onda da luz através da expansão do universo. O desvio para o vermelho das galáxias pode se tornar tão extremo que a luz emitida no espectro da luz visível a bilhões de anos luz de distância é esticada tanto que chega até nós na forma de comprimentos de onda infravermelhos, além da capacidade de visão dos nossos olhos. É sempre útil examinar objetos antigos no universo para ver se nossas teorias estão corretas, mas às vezes esses objetos vêm até nós. Em primeiro de julho de 2025, os astrônomos no Chile avistaram um cometa interestelar de 7 bilhões de anos, metade da idade do universo e mais velho que o Sol em nosso sistema solar. Embora não seja da era do Big Bang, é um objeto fascinante para nos ajudar a entender a formação de galáxias. A descoberta do Hubble foi eventualmente reconhecida pela comunidade científica em geral. As galáxias estavam se afastando de nós. Mas este não foi o fim da descoberta. Não demorou muito para que os cientistas percebessem que se estavam se afastando de nós agora, deveriam ter estado muito mais próximas no passado, esclarecendo não apenas a forma do universo, mas também suas origens. A teoria do Big Bang nasceu. A ideia era simples. Cerca de 13.7 7 bilhões de anos atrás, tudo o que está no universo hoje era montoado em um espaço do tamanho efetivo de zero. No início, nem mesmo os átomos existiam, apenas uma sopa densa e quente de partículas fundamentais. Desde o início, o universo se expandiu rapidamente. À medida que se expandia e esfriava, os átomos se formavam e as estrelas nasciam. Agora, a expansão do universo combinada com a velocidade constante da luz transformou o universo em uma máquina do tempo. Se olharmos para qualquer região do espaço, não vemos as galáxias como elas são, mas sim como elas um dia foram. As galáxias que vemos em primeiro plano são muito mais desenvolvidas com os mais elegantes e definidos formatos que já vemos. Isso porque estamos vendo essas galáxias como eram há apenas milhões de anos. Elas tiveram bilhões de anos para se formar desde o início do universo e, portanto, parecem muito mais maduras e desenvolvidas. Por outro lado, conforme olhamos para galáxias cada vez mais distantes, essas galáxias parecem mais jovens. Galáxias que estão a bilhões de anos luz de distância se mostram para nós como teriam sido logo após o Big Bang. Porque a luz emitida por elas demorou muito tempo para chegar até aqui. Parecem deformadas e há muita formação de estrelas acontecendo dentro delas. Mas na realidade é importante lembrar que essas galáxias são tão antigas e não ocupam mais o local onde podemos vê-las. provavelmente estão muito mais distantes agora por causa da expansão do universo. Também é importante perceber que não existe um centro do universo ou contrainttuitivamente que em todo lugar está o centro do universo. Porque não importa aonde estamos aqui ou a um bilhão de anos luz de distância, tudo está se expandindo para longe de nós. Tudo está se expandindo para longe de tudo. Mas apenas como uma nota de observação, a gravidade combate os efeitos da expansão do universo. É por isso que existem superaglomerados de galáxias e o universo tem uma estrutura filamentar. A gravidade das galáxias está tentando manter grupos juntos, embora a expansão do universo também as esteja separando, formando filamentos com bolhas vazias ou vazios entre eles, que só vão ficar maiores à medida que o universo se expande cada vez mais. Mencionamos anteriormente o termo constante de Hubble. Esta é a velocidade com que o universo está se expandindo, atualmente estimada em cerca de 70.000 km/h por milhão de anos luz. Portanto, para uma sessão do espaço com 1 milhão de anos luz de diâmetro, ele se expande em 70.000 km a cada hora. O valor atual da constante de Hubble implica um conceito bem interessante de que todo o universo está se expandindo mais rápido do que a velocidade da luz. Ou seja, há uma esfera ao nosso redor que jamais seremos capazes de ver além. Tudo dentro dessa esfera é o que chamamos de universo observável. Outro termo que você provavelmente já deve ter ouvido falar antes. Não podemos ver ou detectar nada além do universo observável. E é por isso que não sabemos se o universo é infinito ou finito. Mesmo que seja finito, não poderia ter uma borda e teria que girar. Porque bem, o universo é apenas isso, simplesmente tudo o que existe. O que estaria além da borda do universo de outra forma? Pode parecer que estamos no centro do universo, o epicentro do Big Bang, mas isso é uma ilusão. Então, para onde você imagina que os astrônomos miram seus telescópios a fim de identificar onde o universo começou? Bem, a resposta é em todos os lugares. Como o universo sempre foi o universo inteiro em si, ele apenas mudou de tamanho de muito pequeno para muito grande. Não tem coordenadas específicas. porque é uma expansão do seu próprio sistema de coordenadas. Então, há quanto tempo isso aconteceu e como sabemos? Bem, datar o universo não é tão simples quanto você imagina. Embora a ciência moderna acredite que o universo tenha 13,8 bilhões de anos, eu tenho um exemplo de uma estrela que atrapalha tudo, uma estrela chamada estrela de Matusalém, que aparentemente é mais velha que a idade do universo. Mas vamos voltar à primeira parte. Então, com 13,8 bilhões de anos, como chegamos a esse número? Atualmente vemos que o universo está se expandindo e esfriando. Tudo está se afastando de tudo, excluindo forças como a gravidade que mantém as coisas juntas. Já sabemos a velocidade dessa expansão, a constante de Hubble, que é de 70.000 km/h por milhão de anos luz. Portanto, a conclusão óbvia é que se retrocedermos, seremos capazes de calcular exatamente quando o universo começou. Bem, primeiro precisamos assumir algumas coisas sobre o universo. Um, o universo é uniformemente denso nas escalas maiores e isso parece errado. Claramente não é uniforme. Há super aglomerados cheios de galáxias densamente compactadas e super vazios que não contém praticamente nada. No entanto, como estrelas em uma galáxia, diminuam o suficiente e de repente todos os lugares parecem iguais. Portanto, assumimos que o universo é homogêneo. Como resultado disso, não apenas a matéria é distribuída uniformemente, mas dois, também assumimos que as leis e propriedades do universo são as mesmas em qualquer direção. E três, presumimos que o Big Bang ocorreu em todos os locais, em todos os lugares ao mesmo tempo. De acordo com as leis da relatividade geral, se essas três coisas forem verdadeiras, então há uma conexão entre a idade do universo e como ele se expandiu ao longo de sua história. Então, foi isso que os cientistas fizeram. Usando três instrumentos diferentes, todos olhando para diferentes aspectos do universo, todas as respostas são aproximadamente as mesmas. 13,8 bilhões de anos com uma precisão estimada de 99%. Mas há outro método para calcular essa idade e que gerou incertezas na comunidade de cosmologia. E essa técnica consiste em medir a idade das estrelas. Certos tipos de estrelas têm vida muito curta, tornando-se super novas em questão de alguns milhões de anos. Outras podem durar trilhões de anos, não que tenhamos visto uma tão antiga assim por razões óbvias. Seguindo a evolução das estrelas, não vimos nada com mais de 13,2 bilhões de anos. Certamente estrelas de vida longa que se formaram como matéria que se aglotinou logo após o Big Bang deveriam ainda existir hoje, certo? Conheça a HD 140283 ou a estrela Matusalém. Matusalém é uma estrela pobre em metais, o que significa que é muito antiga e incrivelmente rara. E o mais especial de tudo, está a apenas cerca de 200 anos de distância de nós, o que significa que podemos examiná-la relativamente de perto. Com base em sua evolução, sua idade estimada é de 14,5 bilhões de anos, cerca de 800 milhões de anos para mais ou para menos. Isso significa que sua existência pode ter refutado a idade conhecida de 13,8 bilhões de anos para o universo. Então, nós realmente sabemos a idade do universo aproximadamente. Não seria surpreendente ver esse número mudar conforme a nossa tecnologia melhora? Temos o telescópio espacial Nancy Gracy Roman, que será lançado em breve, e o telescópio espacial James Web, que já está trazendo dados. E o que ele está vendo, certamente está perturbando muitos de nossos modelos cosmológicos, com galáxias evoluindo rápido demais para corresponder às nossas previsões. Isso pode simplesmente significar que as galáxias evoluem mais rápido do que prevíamos, mas também pode eventualmente mudar nossa estimativa para as origens do universo. Para a ciência é uma época incrível, embora não se acredita que veremos esse número variar mais do que 1 bilhão de anos para mais ou para menos. Muitos dos dados são baseados em alguma ciência muito sólida, mesmo que não tenhamos todas as respostas. O modelo do Big Bang ou alguma variação dele faz o melhor trabalho até agora em explicar porque nosso universo tem a aparência que tem, mas não resolveu todos os mistérios sobre a estrutura do nosso universo. Na verdade, criou alguns. Havia um fato estranho sobre a maneira como as galáxias estavam se movendo e que preocupava os cientistas. Um fato que o Big Bang não levou em conta. Não eram apenas as galáxias que estavam se afastando de nós. Elas estavam acelerando para longe de nós. Quanto mais longe de nós estavam, mais rápido se moviam. A aceleração requer energia. Então, de onde vem essa energia? Ninguém parecia saber, mas parecia permear todos os lugares. Para preencher essa lacuna em seu conhecimento, os cientistas tiveram a ideia da energia escura. Aplicando a relatividade geral a esse universo modelo em expansão e comparando com os dados observacionais mais recentes, os cientistas perceberam que as partículas que podíamos ver, conhecidas como matéria bariônica, representavam apenas 5% do universo. Em algum lugar lá fora, há um déficit de 95%. foi a única coisa que fez sentido. A matéria estava se reunindo estranhamente, como se algo invisível com a gravidade estivesse aproximando-a. Os cientistas chamaram essa substância de matéria escura e atribuíram a ela 27% dessa misteriosa deficiência de 95%. Mas a matéria também estava sendo separada. Os 68% restantes do universo deviam ser a energia responsável por isso. Indetectável, invisível, mas em todo lugar. A matemática provou isso. Existem algumas ideias diferentes sobre a natureza dessa energia. Para começar, a constante cosmológica de Einstein levantou-se novamente, desta vez com uma nova aplicação. Einstein originalmente teve a ideia de tal constante como uma forma de neutralizar perfeitamente a gravidade, um impulso para equilibrar sua atração, para garantir que o universo não se expandisse nem se contraísse. Mas se você começar com uma constante cosmológica maior, obterá um universo que tende a acelerar constantemente para longe de si mesmo, assim como observamos. Einstein levantou a hipótese de que o espaço vazio talvez não fosse realmente o vazio, mas continha energia e poderia criar e criou mais de si mesmo. Essa criação de espaço criaria mais energia, aumentando o poder de empurrar com o passar do tempo. No entanto, não está claro porque o espaço teria essa propriedade. Parecia mais um reconhecimento do que uma explicação. Para preencher essa lacuna, a mecânica quântica se apresentou. Cientistas levantaram a hipótese de que talvez as partículas virtuais fossem as culpadas por essa energia extra. Partículas virtuais são pares de átomos que simplesmente surgem como uma peculiaridade da função de onda quântica que existe em todos os lugares. Não permanecem por muito tempo, pois se encontram e se cancelam novamente. Mas no momento anterior à sua aniquilação, eles poderiam concebivelmente empurrar as coisas exercendo força. Esta teoria tinha algumas evidências experimentais para apoiá-la. alguma sugestão de que partículas virtuais realmente existem, pelo menos de alguma forma. Mas quando os cientistas tentaram descobrir quanta energia essas partículas criariam, se isso acontecesse no vácuo do espaço, sua resposta provou ser muito grande e não apenas um pouco, por cerca de 120 zeros. Quando sua resposta for tão grande quanto 120 zeros, provavelmente há algo errado com sua matemática. Na verdade, esta resposta recebeu o duvidoso elogio como a pior previsão teórica da história da física. A terceira ideia principal é a de uma constante cosmológica variável, portanto, não realmente uma constante, mas sim um campo de ajuste como um campo elétrico ou um campo gravitacional que seria responsável por essa força repulsiva em todo o espaço. Essa força foi chamada de quinta essência cosmológica e pode ser a quinta força fundamental da existência se realmente existir. O problema com essa ideia, no entanto, é o mesmo que a questão da constante cosmológica. Não há explicação de por ela existe. Em suma, este ainda é um campo de estudo muito pouco compreendido, mas informações seriam necessárias antes que conclusões precisas pudessem ser tiradas. Detectar algo invisível é naturalmente difícil, mas o estudo da energia escura através do seu impacto no universo ao seu redor já está em andamento. Diferentes observatórios estão tentando fazer isso de maneiras diferentes. O bingo, uma colaboração internacional liderada pela equipe da Universidade de São Paulo, é um radiotelescópio baseado em terra que pretende monitorar a radiação emitida por átomos de hidrogênio nas manchas escuras do espaço entre as galáxias. para ver se há quaisquer distribuições incomuns de matéria que possam apontar para a influência da energia escura. Um fato curioso sobre o universo é que a matéria se aglomera em ondas. É estatisticamente mais provável que haja uma distância de cerca de 500 milhões de anos luz entre quaisquer duas galáxias do que qualquer outro número. Acredita-se que isso tem a ver com as ondulações no universo primitivo logo após o Big Bang, que se fundiram em uma forma mais sólida de matéria, à medida que o universo esfriava prendendo essas ondulações no lugar. Ver as lacunas entre essas ondulações, mesmo nos cantos mais escuros do espaço, pode ser muito instrutiva. No entanto, se você realmente deseja identificar a influência da energia escura ao longo do tempo do espaço, você precisa pensar grande. E é para isso que a Agência Espacial Europeia acaba de lançar o telescópio espacial Euclides. O Cides é um telescópio grande angular com uma câmera de 600 megap projetado para capturar luz visível e radiação infravermelha de mais de 1/3 do céu. A missão de Euclides é examinar esse pedaço enorme de céu com nível de detalhe e nitidez quatro vezes maior do que antes alcançado por telescópios terrestres, mapeando tudo e remontando há 10 bilhões de anos. A esperança é que, ao fazer isso, será possível criar uma imagem 3D da influência da energia escura, com a capacidade de ver como a influência da energia escura mudou ou permaneceu constante durante todo esse tempo. Euclides também analisará estrelas individuais, mas seu objetivo principal é o volume absoluto. Dessa forma, esperamos que o padrão de energia escura emja. Ele já começou a capturar suas primeiras imagens e recentemente lançou seu primeiro lote de dados de pesquisa. Euclides já avistou 26 milhões de galáxias em um pedaço do céu, 300 vezes o tamanho da lua cheia. E os cientistas já estão mergulhando no tesouro de dados, usando ferramentas de inteligência artificial para ajudar a classificar e categorizar o que estão vendo. E lembre-se, quando estiver pronto, este conjunto de dados incluirá 1/3 do céu noturno. Quem sabe quais descobertas virão à tona. Então, cruzamos os dedos para que esta missão possa lançar alguma luz sobre o mistério, que é a energia escura. Por enquanto, porém, essa força enigmática permanece um mistério. É somente por causa da expansão do universo que sabemos dela. Caso contrário, é indetectável. Mas como representa mais de 60% de tudo que existe no universo, deve estar ao nosso redor agora mesmo. Ela nos empurra, assim como empurra todas as outras galáxias e lenta, mas seguramente separa todas as coisas. Compreender essa força é vital se quisermos realmente entender o nosso universo. A natureza da energia escura nos ajuda a saber como o universo começou e também crucialmente como ele terminará. Então, à medida que avançamos para o capítulo final deste vídeo, vamos voltar nosso olhar para o futuro do universo. Um futuro em que não existem mais planetas ou estrelas ou galáxias, nem átomos ou moléculas ou vida. Um futuro em que o universo está em seu leito de morte. Quanto tempo temos até que esse futuro chegue? E existe vida após a morte para o universo? Dependendo da natureza da energia escura, a expansão acelerada do nosso universo pode ficar mais forte, se estabilizar ou até mesmo reverter seu curso. Em vez de apenas examinar um desses destinos, decidimos reuni-los todos em um grande fluxograma para servir como seu guia completo até o fim do universo. No topo do fluxograma está o que é a energia escura e na parte inferior está como todos nós morremos. A maioria dos cosmólogos concordaria que a energia escura provavelmente se enquadrará em uma das duas categorias principais. Primeiro, a teoria mais popular é que a energia escura é a energia do próprio vácuo. Em segundo lugar, a principal alternativa é que a energia escura é a energia de novos campos no universo que simplesmente ainda não descobrimos. Como os campos são apenas uma forma de representar coleções de partículas, isso significaria que a energia escura é feita de uma nova forma de matéria, novos tipos de partículas, além dos elétrons ou quarques ou qualquer outra coisa que conhecemos hoje. A partir dessas duas categorias, nosso fluxograma se ramificará em teorias da energia escura, que são totalmente diferentes umas das outras e preverão todos os tipos de futuros catastróficos. No lado da energia do vácuo, precisamos considerar se o vácuo em si é estável ou se pode saltar para um estado de energia ainda mais baixa por meio de um processo conhecido como tunelamento quântico. Um vácuo estável é de longe o cenário mais simples. Isso significa que a energia escura continuará a existir por uma eternidade na mesma forma que assume hoje. Nosso universo aceleraria para sempre, tornando-se infinitamente maior e mais frio no que é chamado de big freeze ou grande congelamento. A boa notícia é que você não notaria nada mudando aqui na Terra ou mesmo em toda a Via Láctea, já que a massa suficiente concentrada nessa pequena região para neutralizar a repulsão gravitacional proveniente da energia escura. Mas se você diminuir o zoom além disso, notará que galáxias distantes de nós estão sendo aceleradas para longe em todas as direções, eventualmente cruzando um limite conhecido como horizonte cosmológico. Assim como com um buraco negro, depois de cruzar esse ponto, você não poderá mais se comunicar ou interagir com o mundo que deixou para trás. Isso significa que uma por uma, perderemos contato com todas as galáxias, além das poucas galáxias locais, onde a gravidade é forte o suficiente para nos manter próximos. Tudo que restará dela será uma luz cada vez mais fraca e avermelhada dos momentos antes de cruzarem o horizonte cosmológico. Eventualmente essa luz se tornará tão fraca que também será inobservável. E as futuras gerações de astrônomos, bilhões de anos mais adiante, talvez não tenham ideia de que alguma vez existiu algo no universo além da nossa galáxia. Se você está se perguntando o que acontecerá com o que reside na Via Láctea, saiba que ela terá uma morte relativamente chata. A segunda lei da termodinâmica diz que os sistemas sempre tenderão a estados de maior entropia. Quando as estrelas fundem o hidrogênio em hélio e emitem luz como subproduto, quando os planetas aquecem e os ventos sopram pela atmosfera. E mesmo quando você come uma cenoura e espera seu resíduo ir embora, todos esses processos aumentam a entropia. Mas a entropia da Via Láctea só pode crescer até certo ponto. Eventualmente as estrelas ficarão sem hidrogênio para fusão, os planetas congelarão, os ventos diminuirão e não haverá mais cenouras para digerir. A matéria não terá nada a fazer, a não ser colapsar em buracos negros, e os buracos negros evaporarão em uma possça de radiação. O que antes chamamos de Via Láctea estará em um estado de equilíbrio térmico total. Nada acontecerá. Não haverá nada para acontecer. Esse destino que aguarda via Lacte às vezes é chamado de morte térmica. Não porque seria quente, na verdade estaria bem frio, mas porque não haveria mais fluxo de calor, nem gradientes de temperatura, nem transferências de energia de um lugar para outro. É certo que pode demorar um pouco para chegar à morte térmica. Algumas estimativas a colocam a 10 elevado a 106 anos ou 10 elevado a 96 anos a idade atual do universo. Mas se a energia escura realmente vier de um vácuo perfeitamente estável, então não haverá como evitá-la. a morte térmica estaria chegando. No entanto, há uma possível fresta de esperança no final dessa história. Foi conjecturado por Roger Pen Rose, ganhador do Nobel e físico brilhante, que a morte térmica pode não ser o fim da nossa história, mas apenas um novo começo. Em seu modelo conhecido como cosmologia cíclica conforme Pen Rose propõe que a radiação presente no universo em o futuro infinito será indistinguível do estado do universo no Big Bang. E de fato podem ser um e o mesmo. Cadaon de expansão infinita neste modelo leva apenas a um novo Big Bang e ao novo ciclo de cosmologia. Ainda não há evidências que apoiem essa hipótese, mas pode ser uma fonte de esperança a qual se agarrar se nosso universo acabar caminhando em direção a um grande congelamento. Você e eu não sobreviveríamos, mas talvez o universo sim e pelo menos isso já é alguma coisa. Se a ideia de um grande congelamento assusta você, tem algumas notícias boas e outras ruins. A boa notícia é que há razões para acreditar que mesmo que a energia escura venha do vácuo, esse estado de vácuo pode não durar para sempre, o que significa que talvez não estejamos caminhando para um grande congelamento. Afinal, uma razão para duvidar da estabilidade do vácuo vem das observações do campo de rigs. As medições atuais do Cerne indicam que o campo de rigs pode ter um estado de vácuo de energia mais baixa do que aquele em que vivemos, embora possa levar cerca de 10 elevado a 100 anos para entrar nesse vácuo preferido. Para pintar um quadro mental de como tudo isso funciona, podemos imaginar uma maçã caindo de uma árvore, atingindo o nosso amigo Newton na cabeça e rolando em um pequeno buraco na grama. A uma curta distância, há uma queda ainda maior, para a qual a maçã seria absolutamente atraída se não fosse pela barreira que bloqueia seu caminho. Classicamente, a maçã está presa, mas quanticamente a maçã pode irá atravessar a barreira até esse estado de energia mais baixa, se você esperar o suficiente. O campo de rigs funciona da mesma maneira, com seus diferentes estados de vácuo, correspondendo às diferentes depressões na grama. Uma segunda razão para duvidar da estabilidade do vácuo vem, na verdade, da teoria das cordas. Embora a teoria das cordas não tenha feito nenhuma previsão quantitativa, ela nos deu algumas dicas bastante fortes de que estados de vácuo estáveis com energias positivas são realmente difíceis de encontrar. A teoria das cordas também prevê a existência de novos campos que poderiam concebivelmente criar túneis para diferentes estados de vácuo muito mais rápido que o campo de rigs, digamos, nos próximos trilhões ou mesmo 100 bilhões de anos. Aí vem a má notícia. Se vivemos em um vácuo metaestável que pode decair ao capricho de uma flutuação da mecânica quântica, teremos coisas maiores com que nos preocupar do que o grande congelamento. O tonelamento quântico para um vácuo mais estável não afetaria apenas a expansão do espaço, mas também poderia alterar fundamentalmente as propriedades das partículas e as leis da física que governam o nosso universo. Se o campo de rigs cair em um novo estado de vácuo, partículas comuns como prótons e elétrons, terão massas completamente diferentes e átomos e moléculas, como os conhecemos, deixarão de existir. Ou se abrirmos um túnel para um novo vácuo no cenário da teoria das cordas, nosso universo poderá, de repente conter novas partículas que nunca vimos antes. Em ambos os casos, a vida na Terra certamente estaria acabada. Quanto ao universo como um todo, neste cenário, não podemos prever seu destino com maior precisão, sem mais informações sobre o novo vácuo em que caímos. Vamos dar um passo atrás e dar uma olhada no outro lado do nosso fluxograma, onde a energia escura vem da presença de novos campos e não do vaguo. Existem diferentes maneiras pelas quais os campos podem evoluir ao longo do tempo, o que, por sua vez, ditaria a trajetória futura do nosso universo. Ao contrário dos estados de vácuo, que deveriam ter energias perfeitamente constantes entre as transições de túneis, os campos podem ganhar ou perder energia continuamente ao longo do tempo. Assim como uma bola rolando em uma grama áspera, os campos sofrem atrito à medida que evoluem. Por isso, é mais natural esperar que sua energia diminua. Mas os físicos mostraram que é possível ter exóticos de campos chamados energia escura fantasma, que superam esse atrito e realmente ganham energia ao longo do tempo. Esses campos exóticos causam estragos absolutos no universo. Como sua energia está crescendo em todos os lugares e o tempo todo, eventualmente superam a energia de todas as outras formas de matéria, até mesmo dentro da Via Láctea. E esse aumento na energia aquece todo o universo, revertendo totalmente o curso de todo o resfriamento que o universo fez nos últimos 14 bilhões de anos. Nesse cenário, a expansão do espaço não apenas continua a acelerar, mas acelera tão rápido que qualquer região do espaço crescerá até um volume infinito em um tempo finito, talvez até daqui a alguns bilhões de anos. E se você quiser pedir ajuda, isso ficará cada vez mais difícil, pois o horizonte cosmológico, sobre o qual falamos anteriormente diminuirá até o tamanho da nossa galáxia, depois o tamanho do nosso planeta e depois até o tamanho de nós mesmos. À medida que isso acontece, os efeitos gravitacionais repulsivos da energia escura fantasma ficam cada vez mais fortes, em última análise, destruindo todas as moléculas, átomos e núcleos do universo em suas partes constituintes. Então, atingemos a singularidade. Esse novo tipo de singularidade, onde o universo é infinitamente grande e quente, em vez de infinitamente pequeno e quente, foi chamado de big rip ou grande ruptura. Mas ainda tenho esperança de que esse final sombrio da energia escura fantasma exista apenas nas mentes dos teóricos, enquanto a energia escura real em nosso universo se comporte de forma mais pacífica e perca energia com o templo. Então, o que o destino teria reservado para nós? É aqui que nosso fluxograma começa a ficar um pouco confuso, porque há muitas maneiras diferentes de um campo evoluir ao longo do tempo. Há duas questões principais que precisam ser respondidas para prever o destino do universo neste cenário. Primeiro, o campo de energia escura poderia ter energia potencial negativa e segundo, a energia do campo muda lenta ou rapidamente. Se a energia do campo for sempre positiva e perder energia muito lentamente, dificilmente será distinguível da energia do vácuo. Nesse caso, estaríamos caminhando para outro grande congelamento. Por outro lado, se a energia do campo se esgotasse muito rapidamente, o universo, em breve não teria mais energia escura, pararia de acelerar e seu futuro dependeria inteiramente de sua curvatura espacial ou da forma do próprio universo. O universo plano ou aberto eventualmente evoluiria para a morte térmica, mas não haveria horizonte cosmológico para nos impedir de nos comunicarmos com as galáxias até aonde a vista alcança. Este pode ser o mais pacífico de todos os futuros possíveis para o universo. Por outro lado, o universo fechado acabaria por parar de se expandir, reverter o curso e entrar em colapso sobre si mesmo, o que parece menos pacífico. Esse tipo de colapso é conhecido como big crunch ou grande colapso. Ter um universo fechado é apenas um dos dois caminhos que podem levar a um grande colapso. A outra maneira de ver nossa Via Láctea esmagada em pedacinhos seria o campo de energia escura atingir uma energia potencial negativa. Nesse ponto, seria apenas uma questão de tempo até o universo parar de se expandir e começar a se contrair. A gravidade transformaria o atrito cósmico em algo chamado pelos físicos teóricos de antifrecção cósmica, acelerando a evolução do campo e dando-lhe mais energia em vez de drenal. Se o campo ganhar energia lentamente, haverá bastante tempo para o universo experimentar um grande colapso completo. Por outro lado, se o campo ganhar energia com rapidez suficiente, o universo poderá atingir uma temperatura que imita as condições do Big Bang a uma taxa tão rápida que isso ocorreria antes mesmo da previsão de fusão entre nossa galáxia e a galáxia de Andrômeda. Embora o espaço se contraia nesse cenário, ele não se comprime. Na verdade, a quantidade de contração seria quase imperceptível até a Terra queimar. Então, o que acontece a seguir? Os modelos sugerem que se o universo atingir temperaturas extremamente altas durante a contração, poderá ser forçado a fazer a transição para uma nova fase de expansão, onde terá tempo para esfriar mais uma vez. Essa transição é chamada de big bounce ou grande rebote. Na realidade, o universo também poderia passar por um grande rebote após o grande colapso. Esses cenários abrem a porta para um novo tipo de universo cíclico, totalmente diferente da ideia de Pen Rose que discutimos em vídeos anteriores, em que o universo passa por uma sequência infinita de expansão, resfriamento, contração e reaquecimento repetidas vezes. Nesta interpretação, mesmo nosso próprio Big Bang há 14 bilhões de anos poderia ter sido, na verdade, um grande rebote, conectando o nosso próprio ciclo do universo com todos aqueles que vieram antes dele. Isso encerra nosso fluxograma mestre para todas as diferentes maneiras pelas quais o universo poderia terminar. Ele pode congelar até a morte, desintegrado em pedaços, esmagado até o esquecimento, ou simplesmente aquecer tão rapidamente que salta para um novo ciclo de vida. Talvez ainda não tenhamos certeza, mas apenas reduzi-la a quatro opções possíveis já é um enorme feito da ciência. Portanto, há um novo tópico excelente para conversa com estranhos e, quem sabe umas boas crises existenciais durante um café filosófico. Então é isso. Nosso universo, presente, passado e futuro. Podemos não saber todas as respostas, mas isso não impede que as respostas que temos sejam de cair o queixo. Nosso universo pode não durar para sempre e certamente está em constante mudança, mas isso não impede de ser incrível. E à medida que continuamos a explorar seus vastos limites, seja por meio de telescópios ou talvez até mesmo viajando fisicamente por lá um dia, quem sabe quais mistérios continuaremos a descobrir. A natureza da realidade é talvez a maior questão de todas. Então, enquanto você está sentado aí, lembre-se, você é uma peça de um vasto quebra-cabeça cósmico. Você faz parte do mesmo sistema que buracos negros e supernovas e compartilha do brilho deles. Você pode ser pequeno, mas também é uma maravilha, porque no fim das contas somos todos parte do mesmo incrível universo. [Música] Muito obrigado a todos que se inscrevem no canal, todos que comentam, que assistem e que curtem o conteúdo. É sempre uma alegria contar com o apoio de vocês. E se deseja ajudar ainda mais o canal, conheça o nosso querido patrocinador Fotton Astro. Além de dispor de atendimento especializado os melhores equipamentos de astronomia e a garantia de quem conhece o assunto, você pode adquirir seu primeiro equipamento ou, quem sabe aprimorar seus recursos na astrofotografia. Clique no primeiro link na descrição desse vídeo e faça parte dessa comunidade. Quer ter acesso antecipado a todos os vídeos do canal sem nenhuma interrupção ou propaganda? Então, conheça o Clube de Canais aqui no YouTube e também a nossa campanha No Apoia-se. Além de ajudar financeiramente o Aro Brasil, você também terá acesso a conteúdo exclusivo como acesso antecipado a todosos vídeos semanais e lives exclusivas para membros e apoiadores. 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