27/01/2005
As ciencias que mais intensamente tem excitado nossa imaginacao nos ultimos anos estao ligadas aos fenomenos fisicos que vem dos ceus. Seja pelo exame de questoes globais envolvendo o universo como um todo, por meio da Cosmologia; seja pela observacao e tentativas de explicacao de inumeras e fascinantes propriedades de estrelas ou de aglomerados de estrelas (que chamamos galaxias), bem como de outros processos localizados que sao objeto de estudo na Astronomia e na Astrofisica. Cada dia somos informados de algum novo fenomeno, alguma nova descoberta vinda de regioes longinquas do espaco. A mais recente novidade veio de observacoes conjuntas realizadas pelos observatorios situados no Arizona (EUA) e em Cerro Tololo (Chile), em uma cooperacao entre varias Universidades e Observatorios da Europa e das Americas. Tais observacoes trazem uma maior compreensao de varias propriedades ligadas 'a evolucao de estrelas e resultaram na demonstracao da existencia de estrelas supergigantes, como foi divulgado nos ultimos dias. Verificamos, por exemplo, que uma dessas estrelas e' tao fantasticamente grande que, se ocupasse o lugar do nosso Sol, se estenderia ate' muito proximo da orbita do quinto planeta, Jupiter. Como toda estrela constitui um processo dinamico, alguem poderia se perguntar se o nosso Sol poderia algum dia tornar-se um tao gigantesco objeto. Os astronomos garantem que, pelo menos para o nosso Sol, uma tal propriedade e' impossivel. O Sol terminara' seu ciclo de modo semelhante a essas estrelas, virando efetivamente uma gigante vermelha, daqui a uns poucos bilhoes de anos, mas certamente nao se constituira' em uma supergigante, como as recem-detectadas. Uma tal descoberta, vista isoladamente, tratada como noticia tipica de figurar no Guinness, nada mais seria do que uma mera curiosidade. Entretanto, ela deve ser entendida em um contexto maior, pois faz parte de um enorme esforco teorico-observacional empreendido pela comunidade internacional de pesquisa do espaco. Essas pesquisas permitem montar pouco a pouco as pecas do enorme quebra-cabeca que constitui nosso universo e descobrir as leis fundamentais que os fenomenos fisicos satisfazem, ou seja, as regras do jogo que a Natureza nos convida a jogar. Dentre essas questoes maiores devemos em especial citar duas que possuem consequencias de enorme importancia na caracterizacao do mundo em que vivemos. Uma delas consiste na descoberta realizada ha' poucos anos de que a expansao do universo esta' acelerada. A outra, de carater mais amplo, atrai a atencao e o esforco de toda a comunidade dos cosmologos e constitui, em verdade, a questao fundamental da humanidade, a saber: qual a origem de nosso universo? Ambas estao entre as mais fascinantes exploracoes que os cientistas tem se envolvido, pois dizem respeito ao universo em sua totalidade. Entretanto, antes de qualquer comentario a esse respeito, vamos nos por de acordo com o que devemos entender pela palavra 'universo'. Afinal de contas, o que e' isso que chamamos universo fisico? Num primeiro momento, podemos nos contentar com a caracterizacao simples de que 'o universo e' tudo que existe', a saber, materia, energia, espaco e tempo. A materia aparece, em geral, sob forma ponderada como as estrelas, por exemplo. Essas estrelas se organizam, se estruturam, gracas as forcas gravitacionais que exercem umas sobre as outras, resultando em um conjunto fantasticamente grande de estrelas individuais compondo aquilo que chamamos uma galaxia. Os astronomos estimam que uma galaxia tipica deve conter umas poucas centenas de bilhoes de estrelas. Isso e' o que ocorre, por exemplo, com nosso Sol, que pertence 'a galaxia que chamamos de Via-Lactea. Mas esta e' somente uma dentre inumeras. Poderiamos nos perguntar quantas galaxias existem no universo. Aqui nos deparamos com uma propriedade curiosa e que esta' relacionada 'a existencia de uma velocidade maxima de propagacao de informacao. Uma dramatica e inibidora consequencia do fato de que a velocidade com que trocamos e recebemos informacao nao e' infinita uma das estranhas consequencias da visao einsteniana do mundo em oposicao 'a tradicional visao newtoniana e' o aparecimento, para todo e qualquer observador, de um horizonte capaz de limitar o poder de toda observacao. Note que esta propriedade independe de nossa capacidade tecnica. Podemos, entao, alternativamente, e de modo mais pragmatico, perguntar quantas galaxias existem em nosso horizonte observavel? A resposta e' imediata: existem da ordem de centenas de bilhoes de galaxias. Estes numeros tao fantasticos estao praticamente fora de uma imagem simples que poderia ser construida sobre o universo. Essa fabulosa quantidade de materia produz, atraves da sua caracterizacao como energia, campos gravitacionais. Pois os cosmologos acabam de descobrir que essa enorme quantidade de materia representa somente parcela bastante pequena da distribuicao total de energia existente no universo. Isso quer dizer que a maior parte da energia do universo nao esta' concentrada sob forma de materia visivel, sob forma de estrelas, galaxias, mas sim sob forma de materia 'escura', como energia nao observavel luminosamente, talvez sob forma de particulas evasivas, como o neutrino. Seria precisamente essa 'energia escura' que estaria acelerando nosso universo. Chegando a este ponto, devemos lembrar ao leitor a maravilhosa descoberta feita pelo astronomo E. Hubble no final da decada de 1920, de que vivemos em um universo em expansao. Isto e', o volume total do universo varia com o tempo. Em verdade, aumenta com o tempo. Assim, o volume foi menor no passado e aparece a questao imediata: quao pequeno foi ele? Para respondermos a essa pergunta precisamos primeiramente saber quem e' o principal responsavel por este processo de expansao. Os cientistas ao longo do seculo 20 conseguiram um feito notavel, ao demonstrar que e' possivel explicar todos os fenomenos observados na natureza a partir de somente quatro forcas fundamentais. Duas dessas forcas sao de curto alcance. Sao as chamadas forcas nucleares, que se dividem respectivamente em forca forte (responsavel pela estabilidade da materia) e forca fraca (responsavel pela desintegracao da materia). As outras duas sao mais conhecidas do grande publico: sao as forcas de longo alcance ou alcance infinito. Sao as forcas eletromagneticas e as gravitacionais. Ha' outra caracterizacao dessas forcas, alem de seu alcance e diz respeito as intensidades. Ha' uma ordem decrescente precisamente na descricao acima. Isto e', a forte e' mais forte que a fraca que e' mais forte que a eletromagnetica que e' muito mais forte que a gravitacional. Aqui aparece uma caracteristica notavel dessas forcas e esta' ligada ao fato de que a descricao da evolucao do nosso universo depende praticamente somente da forca gravitacional. Como e' isso possivel se, como vimos acima, ela e' a mais fraca de todas as demais? A razao e' facil de entender. As duas primeiras, as nucleares, sao forcas de muito pequeno alcance, das dimensoes de um atomo e mesmo menores. Assim, elas nao teriam um papel importante a desempenhar nesta imensidao que e' o nosso universo. Quanto 'a forca eletromagnetica, como todos nos sabemos, ela pode ser repulsiva ou atrativa, dependendo dos sinais das cargas eletricas em interacao. Em um universo feito basicamente de atomos neutros, isto e', sem excesso de carga, essa forca em nivel cosmico se cancela. Sobra assim, curiosamente, para ser a principal responsavel pela evolucao do universo a forca gravitacional. Isso se deve a duas propriedades notaveis dessa forca: sua acao sempre atrativa (nao ha' repulsao gravitacional) e seu carater universal. Com efeito, as outras tres forcas nao sao universais. Por exemplo, ha' particulas, como o neutron (um dos componentes do atomo) e o neutrino, que nao possuem carga eletrica e consequentemente nao podem interagir eletricamente. Por outro lado, tudo o que existe sente a forca gravitacional. Esta universalidade pode ate' mesmo ser usada para definir o que significa existir. Isto e', existe aquilo que sente o campo gravitacional. Deste modo, podemos repetir esta afirmativa, de modo brincalhao mas perfeitamente correta em seu significado pela frase: Caio, logo existo! Essa frase chocante 'a primeira vista quer significar uma verdade que todos os fisicos consideram uma certeza: nao ha' nada que nao sinta a interacao gravitacional. Isso quer dizer que o universo e' basicamente regido, em suas propriedades globais, pela teoria que descreve a forca gravitacional. Dessa forma chegamos agora ao ponto que falamos acima, sobre as origens do nosso universo. O fato de que o universo foi bastante diminuto no passado, associado a certas consideracoes formais da teoria de Einstein da gravitacao, foi entendido como a demonstracao de que aquele ponto minimo inicial, chamado de um modo a principio pejorativo, pelo termo Big Bang, deveria ser identificado com o 'comeco do universo'. Uma tal posicao dominou o cenario da Cosmologia nas decadas de 1970 a 90. Entretanto, ao longo da ultima decada varios cosmologos comecaram a examinar diferentes modelos que poderiam responder 'a questao maior sobre o que teria dado origem ao Big Bang. Isso levou a uma visao completamente nova e certamente mais fascinante, tendo colocado os cientistas em um caminho tao inesperado quanto maravilhoso: produzir os diferentes possiveis modos de criacao da fase atual de expansao deste nosso universo. E' isso que estamos fazendo. (Mario Novello, doutor em Fisica pela Universidade de Genève (Suica), cosmologo e autor de 'Os Jogos da Natureza' (Campus). 'O Estado de SP')