SETE PERGUNTAS SOBRE O BIG BANG

O BIG BANG É UMA EXPLOSÃO?

Não, não e não: o «grande bum» não tem nada a ver com uma bomba ou um petardo, sendo o seu nome mal escolhido. Uma explosão projecta matéria no espaço, certo? E este espaço estava lá antes da explosão, certo ainda? Mas o Universo, esse, não se estende NO nada: não há decoração exterior a ele, nada que o veja passar. No Big Bang, é o próprio espaço que está em expansão, que incha, que se cria, ao fim e ao cabo. Se se sentir realmente com fixação à ideia de explosão, então diga que o espaço se incha de forma explosiva, levando com ele a matéria presente. E o que é um espaço que incha? Suponhamos que medimos a distância que separa as galáxias. E que medimos, digamos, 5 milhões de anos-luz em média. Pois bem, a expansão do Universo significa simplesmente que se puser a zero o contador todos os anos, ou mil anos, ou milhão de anos, encontrará a cada vez que medir uma distância maior.

Explosão não, expansão

É difícil, de facto, imaginar o que aconteceu verdadeiramente no Big Bang. Em todo o caso, não foi uma explosão, porque uma explosão produz-se NO espaço. O Big Bang, ele, criou o espaço e o tempo, e depois lançou o espaço numa corrida louca de expansão, de inchaço, de dilatação. Consequência: a matéria contida no Universo não pára de se diluir, as distâncias entre galáxias não param de aumentar.

ONDE TEVE LUGAR O BIG BANG?

A resposta é: em todo o lado. Siga o guia. A luz viaja a 299 792 458 metros por segundo. Nem um a mais, nem um a menos. Assim, ela traz-nos aos olhos a imagem dos objectos que nos rodeiam com um certo tempo de atraso. Por exemplo, Alfa de Centauro, a estrela mais próxima de nós, encontra-se a 4 anos-luz. O que significa que a luz viajou durante quatro anos para nos trazer a imagem de Alfa de Centauro. Vemos portanto hoje essa estrela tal como era há quatro anos. Assim, se ela explodir hoje, só viremos a sabê-lo daqui a quatro anos.
Puxemos pelo raciocínio. Quanto mais longe olharmos no espaço, mais longe veremos no tempo. O que se passará se olharmos a 15 mil milhões de anos-luz? Deveríamos ver o que se passou nesse momento, isto é: deveríamos ver o Big Bang no seu início! E isso em todas as direcções. Em teoria, estamos cercados pela imagem desse instante fatídico: o Big Bang estende-se em todo o fundo celeste!

Na prática isso não funciona porque na sua infância o Universo era opaco. Foi só ao fim de 300 000 anos que se tornou transparente. Temos já a imagem desse momento: é a famosa radiação a 3K(1) apreendida pelo satélite COBE. Por detrás dessa radiação, não podemos ver nada, há como que um muro de brumas: é o limite do Universo observável. Nunca saberemos do que se passa por trás desse muro, quaisquer que sejam os progressos dos telescópios.
O instante zero está então escondido para sempre. É consequentemente inútil tentar procurar o «lugar» do céu onde teve lugar Big Bang. Com efeito, todos os lugares que hoje nos parecem muito afastados uns dos outros constituíam na sua origem o mesmo lugar. Nesse sentido, nós continuamos sempre DENTRO do Big Bang.

(1)3K lê-se «3 graus Kelvin», seja 3 graus acima do 0 absoluto, -270°C.

O Universo observável hoje é uma esfera de 15 mil milhões de anos-luz de raio, centrada sobre nós. As zonas mais longínquas que podemos observar apareceram 300 000 anos após o Big Bang, no momento em que a luz se libertou da matéria. Eis o porquê de a esfera estar atapetada pela radiação cósmica, como revelou o satélite COBE. Note-se de passagem que quanto mais longe olharmos no espaço, mais longe veremos no passado. Atenção ao contra-senso que poderia induzir este desenho: não estamos no centro do Universo real e sim no centro do Universo observável por nós HOJE. Todas as galáxias, onde quer que estejam, estão rodeadas pelo mesmo «ovo cósmico».

ESTAMOS NO CENTRO DO UNIVERSO?

Não há a menor hipótese. Os cosmólogos (que são os físicos do Universo no seu conjunto) adoptaram um princípio fundamenta, o «princípio cosmológico». Que diz: «o Universo é homogéneo e isotrópico». Quêquéisso? Significa que é igual por todo, que oferece grosso modo o mesmo espectáculo de qualquer ponto (homogéneo), em todas as direcções (isotrópico), na condição de ser observado a uma enorme escala, como os enxames de galáxias. Cada posto de observação (a nossa Terra ou a galáxia de Andrómeda ou qualquer outro lugar) é equivalente a todos os outros; não há portanto centro pois o centro seria, por definição, um ponto privilegiado. Caso se lembre dessas questões, também não há topo ou baixo, nem direita ou esquerda no Universo. Mas, objectará, se todas as galáxias se afastam de nós a toda a velocidade, não significa isso que nos podemos considerar no centro de tudo, que todo o Universo se expande apartir daqui? Mais uma vez, não. Todo o observador, não importa em que galáxia (e há biliões), terá a impressão que as outras galáxias lhe fogem. É a prova que se afastam umas das outras, sem se interessar em qualquer centro.

SE TODO O ESPAÇO ESTÁ EM EXPANSÃO, O MEU NARIZ TAMBÉM ESTÁ?

Podemos com efeito colocar-nos essa questão, tendo em conta o tamanho do seu apêndice. Oh, perdão! É preciso nunca gozar com o leitor. Então digamo-lo assim: se todo o espaço está em expansão, porque não eu, a minha cidade, a Terra, o Sol; tudo isto é espaço, não? Pois bem, a resposta é não: todas as pequenas estruturas do Universo, as estrelas, o sistema solar, os planetas, os seres vivos, são insensíveis à expansão. Mesmo um conjunto de estrelas tão gigantesco como a nossa galáxia, com o seu milhão de milhões de quilómetros de diâmetro, não é afectado pela expansão. O crescimento do Universo só age a grande, grande escala, entre as galáxias e os enxames de galáxias. Porquê? Porque à mais pequena escala a força da gravitação ganha o jogo. É ela que mantém juntos os planetas em volta do Sol, e as estrelas no seio das galáxias. E a gravidade liga tão fortemente estes objectos que os impede de seguir o estiramento do espaço. A nossa região do céu está mesmo a comprimir-se! No «enxame local», onde se encontra a Via Láctea, as galáxias estão de facto a aproximar-se umas das outras. Mas atenção, este efeito local não contradiz de nenhum modo a expansão à grande escala di Universo.

ANTES DO BIG BANG, O QUE HAVIA?

Nada. O Big Bang engendrou o tempo assim como o espaço. Não faz sentido perguntar o que havia antes do tempo, pois que, para que a noção de tempo exista, é preciso já que o tempo exista. É como se perguntasse: o que há para Norte do pólo Norte?
Vejamos o problema como os físicos. Se passarmos ao contrário o filme da história do Universo, vemos todas as galáxias a aproximar-se cada vez mais. A última imagem mostra-nos um ponto que contém toda a massa do Universo: um ponto de densidade infinita. Os físicos chamam a isto uma singularidade. E ela chateia-os muito. Assim que se chega a uma singularidade, de facto, todas as teorias da física se contorcem; não sabemos mais o que se passa.
A teoria física para descrever o Universo no seu conjunto é a teoria da relatividade geral de Albert Einstein. Nessa teoria, o tempo constitui uma quarta dimensão desempenhando um papel parecido ao das três dimensões do espaço: altura, largura, profundidade. Imagine que o espaço-tempo seja a superfície de um balão a inchar. É preciso imaginar que uma das dimensões do balão (a altura, por exemplo) representa o tempo. Para baixo é o passado, para o alto é o futuro. A singularidade inicial, é o pequeno nó, na base do balão, que o fecha. Pode ver-se, no desenho acima, que não há nada sob o nó: nada de espaço, nada de tempo…

Evidentemente, é difícil de engolir esta. Mas a teoria da relatividade prevê que o Universo está verdadeiramente tufado de singularidades. Em geral, essas singularidades chamam-se buracos negros, um lugar onde a matéria está muito concentrada: o TEMPO muda aí de natureza. Quando uma estrela morre e se afunda sob o próprio peso, forma um quisto de matéria de tal forma comprimida que tudo o que lá cai não tem futuro, pelo menos para quem a vê de longe… Brrrrr! As equações dos astrónomos dizem que existe somente uma singularidade que possui as propriedades inversas, em que tudo o que dela sai não tem passado. É o Big Bang.

Provindas do Big Bang, as partículas que compõem o Universo seguem cada uma uma linha de espaço-tempo. Em vermelho, algumas delas aglutinam-se, para seu azar, num buraco negro. Para um observador exterior, essas partículas não têm futuro, a «singularidade» que representa o buraco negro modifica as propriedades do tempo em tudo o que se encontra nele. A mesma coisa, mas ao contrário, para o Big Bang. Todas as partículas provêm dele; a sua carreira começa com a criação do tempo. Antes? Não há… do antes, o tempo não começou a correr e a física não sabe falar (yo).

E MESMO NO INÍCIO, COMO ERA?

A resposta é simples: não faço ideia. Aliás, isso não é muito importante para a teoria do Big Bang. Com efeito, o Universo actual, aquele que podemos observar, só depende, no essencial, do que se passou DEPOIS do primeiro segundo. Mais vale dizer que pode ter acontecido qualquer coisa antes. Os físicos teóricos têm ideias que se seguram à estrada até cerca de 10-40s após o Big Bang… mas estão seguros de nada saber do que se passou antes de 10-43s. Porquê? Porque antes desse momento, o Universo estava de tal forma concentrado que torna ineficaz a relatividade geral. É aliás o que faz os físicos afirmar que a teoria de Einstein está incompleta, que será um dia ultrapassado.
Note-se que certos cosmólogos não se chateiam já em construir teorias matemáticas do Universo desde o instante 0 e mesmo anterior. O físico americano de origem russa Andreï Linde, por exemplo, imagina que universos-bolha pululam sem cessar apartir do nada. O nosso Universo não seria mais que uma bolha minúscula e efémera numa espuma eterna e infinita… Ideia vertiginosa mas inverificável. Em princípio, observar a existência desses outros universos separados do nosso é impossível. Se existem, são muito diferentes do nosso. E a física que os descreveria não teria nada a ver com a nossa… seria como pretender decifrar com uma gramática terrestre uma linguagem extraterrestre destituída de língua e glote.

Uma multitude de universos surgem do vazio vindos duma multitude de Big Bangs; entre todos esses universos-bolha, o nosso: ideia vertiginosa acarinhada por vários cosmólogos entre os quais Andreï Linde. Mas estas ideias não são mais que um jogo motivado pelo desejo de responder à questão das questões: e antes do Big Bang, o que havia? A física não tem grande coisa a dizer.

PODEMOS REFAZER UM BIG BANG?

Não. A supor que a pergunta tem sentido, não está ao alcance dos humanos, nem mesmo das suas melhores máquinas, os aceleradores de partículas. O que não impede os físicos de sonhar: reproduzir um Big Bang de modelo reduzido seria ler um livro aberto dos segredos do Universo! Em Fevereiro de 2000, os físicos do CERN anunciaram ter recriado um estado da matéria que deve ter existido cerca de 10 milionésimos de segundo após o Big Bang. O Universo parecia então a um plasma quark-gluão, uma sopa onde se misturavam livremente os quarks, constituintes dos núcleos atómicos, e os gluões, a cola que os mantém soldados. Para isso, lançaram núcleos pesados de chumbo contra alvos do mesmo metal. Obtiveram uma temperatura de 100 000 vezes mais elevada que a que reina no coração do Sol: 1 000 milhões de graus! Infelizmente, não puderam mater essas condições infernais mais que durante 100 milésimos de bilionésimos de bilionésimos segundo, e num espaço ridiculamente pequeno. Uma façanha. Mas ainda muito tímida quando pensamos que 10-43s após o Big Bang, reinava uma temperatura superior a 100 000 biliões de graus (1032). Para obtê-los, seria preciso construir um acelerador do tamanho da Via Láctea!

DM, adaptado de Science et Vie Junior