Construa comigo uma imagem mental das dimensões do cosmo
Eu sempre adorei astronomia. Desde pequeno lembro-me de olhar fascinado uma coleção de livros da revista Life que meu pai comprou, com fotos de estrelas e galáxias. Era o início dos anos 1970, o homem já havia pisado na Lua, o universo era fascinante, inescrutável e em preto e branco. Foi só nos anos 1990, com as imagens captadas pelo telescópio espacial Hubble, que o universo foi pintado com cores deslumbrantes. Foi quando descobrimos que aquelas nebulosas distantes não eram nuvens de poeira acinzentada, mas que reluziam com todos os tons cores do espectro.
Ainda menino, fascinado com a beleza monocrômica das estrelas e galáxias, comecei a tentar conceber o que significariam as inconcebíveis distâncias cosmológicas envolvidas. Naquela época, li que a Via Láctea, a nossa galáxia, é uma espiral com 100 bilhões de estrelas e um diâmetro de 100 mil anos-luz. É impossível imaginar o que isto significa. Mas confesso que, aos 12 anos, tentei fazê-lo. Eu queria imaginar mentalmente o que significariam os 100 mil anos-luz do diâmetro da Via Láctea para, a partir deste cálculo, tentar imaginar o tamanho do universo.
Nos anos 1970, a teoria do Big Bang já estava bem consolidada. Ela reza que o universo surgiu de uma explosão primordial que lançou matéria e energia em todas as direções. Com o passar das eras, matéria e energia começaram a formar galáxias e estrelas. Nos anos 1970, a idade do universo ainda era incerta. Lembro que meus primeiros cálculos mentais foram feitos com base num universo surgido há 20 bilhões de anos – hoje sabemos com precisão que o Big Bang aconteceu há 13,7 bilhões de anos.
O universo é tão antigo e sua escala de tempo é tão deslocada da escala de tempo de uma vida humana, ou mesmo da civilização, que se torna incompreensível. Não é possível imaginar o que são 13,7 bilhões de anos. Mas é possível conceber analogias que nos aproximem - se não de uma resposta -, pelo menos de um significado, de uma imagem cerebral do universo. Foi o que aquele menino paulistano de 12 anos começou a fazer – e faz até hoje.
Vamos lá. O segredo deste exercício mental é esquecer a palavra tempo, e passar a imaginar o tempo como um sinônimo de espaço. Na verdade, o espaço e o tempo são duas faces da mesma moeda universal, assim como a matéria e a energia, como Albert Einstein nos ensinou. O espaço e o tempo nasceram com o Big Bang. Logo, não faz sentido tentar imaginar se existe algo “fora” ou “além” do universo, porque só existe espaço e tempo no universo. Se existem outros universos ou universos-bebês?, e se eles nascem do interior de buracos-negros para se expandir em dimensões desconhecidas?, estas são especulações teóricas do âmbito dos cosmólogos – e terreno fértil para quem busca respostas metafísicas para a origem de tudo. Não é o meu caso.
Como imaginar o tamanho da Via Láctea?
A unidade de distância cosmológica é a velocidade da luz, ou seja, 299.792,49 quilômetros por segundo, que se convencionou arredondar para 300 mil km/s. É muito. A nave espacial mais veloz construída pelo homem é a sonda americana Voyager I, lançada em 1977. Passados 34 anos, a Voyager I se encontra neste momento além da órbita de Plutão, na porta de saída do Sistema Solar. Sua velocidade é 17,46 km/s. Ou seja, a Voyager I cobriria os 446 km que separam São Paulo do Rio de Janeiro em 25 segundos. É muito rápida, mas uma lesma paralítica caso comparada à velocidade da luz. A velocidade da luz é mais de 17 mil vezes superior à da Voyager I.
Basta um segundo para a luz completar 7,5 voltas em torno da Terra, cuja circunferência é de 40 mil km. A distância média da Terra à Lua é de 384 mil km. A luz emitida pelo Sol que ilumina a superfície da Lua, e reflete em direção à Terra leva 1,28 segundos para, saindo da Lua, atingir a sua retina. Ou seja, a imagem que vemos da Lua é como ela era 1,28 segundos no passado.
O Sol encontra-se a 150 milhões de km da Terra. A luz leva 8 minutos e 18 segundos para cobrir essa distância. Se o Sol explodisse neste exato instante – fique tranquilo, isto jamais acontecerá – a imagem da explosão só seria visível daqui 8 minutos e 18 segundos – e seria a última coisa que qualquer um de nós assistiria, pois a Terra deixaria de existir.
É quando olhamos o céu noturno pontilhado de estrelas que as coisas começam a ficar realmente assombrosas. Quantas estrelas existem no céu? Elas são incontáveis, e ainda assim são um número ínfimo se comparado às estrelas da Via Láctea que são invisíveis ao olho nu. Pensando apenas nos pontinhos cintilantes que conseguimos distinguir no céu noturno, quão longe eles estão? Bem longe. De todas as estrelas no céu, a mais próxima do sistema solar é, como seu nome indica, Próxima Centauri, a 4,2 anos-luz de distância. A mesma luz que dá 7,5 voltas na Terra em um segundo precisa de 4,2 anos para cobrir a distância que separa Próxima Centauri do Sol. Daí se conclui que a luz de todas as estrelas que observamos à noite levou, NO MÍNIMO, 4,2 anos viajando pelo espaço interestelar até chegar à nossa retina.
Agora estamos começando a adentrar as dimensões cósmicas. Elas são incompreensíveis. Estão aquém e além das dimensões do microcosmo ao qual estamos acostumados. Aqui, a unidade básica é o ano-luz, a distância que a luz percorre em um ano, ou 9,46 trilhões de quilômetros. Este número é tão grande que, para todos os efeitos, não tem significado algum. Pode esquecê-lo. Nossa unidade é o ano-luz.
Sabemos que a Via Láctea é uma imensa galáxia em espiral que abriga 100 bilhões de estrelas e tem um diâmetro de 100 mil anos-luz. Ou seja, a luz emitida por uma estrela em uma extremidade leva 100 milênios para atingir a outra extremidade. Há 100 mil anos, nossa espécie, os Homo sapiens, ainda se encontrava confinada na África.
A galáxia gigante de Andrômeda, irmã gêmea da Via Láctea, é a galáxia em espiral mais próxima da nossa. Andrômeda está a 2,9 milhões de anos-luz de distância. Vale dizer que, ao usar-se um telescópio para observar Andrômeda, o que se vê é a luz que saiu dela para cobrir a vastidão intergaláctica há 2,9 milhões de anos, quando Lucy e os Australopithecus afarensis viviam tranquilos na África, sem sonhar que, de sua linhagem, evoluiriam primatas capazes de ir á Lua.
Como imaginar o tamanho do universo?
Foi este o cálculo mental que fiz pela primeira vez aos 12 anos. Agora que sabemos que a Via Láctea mede 100 mil anos-luz, esqueça tudo isto e considere os 100 mil anos-luz da nossa galáxia como se sendo apenas e tão somente um centímetro do metro de uma trena cósmica. Nesse caso, Andrômeda estaria a 29 cm de distância. Não parece tão longe quanto antes, parece?
Longe mesmo são os confins do universo. O universo surgiu há 13,7 bilhões de anos. O Big Bang foi uma explosão que lançou matéria e energia em todas as direções, logo as primeiras radiações emitidas estão há 13,7 bilhões de anos viajando em todas as direções. Se imaginarmos o universo como um balão de festa que vai enchendo na medida em que se sopra dentro dele, 13,7 bilhões de anos, ou 13,7 bilhões de anos-luz, é o raio do balão. Como o diâmetro é o dobro do raio, o diâmetro do universo deve estar em cerca de 27,4 bilhões de anos-luz.
Retome agora a nossa trena cósmica e vamos calcular o tamanho do cosmo. Se os 100 mil anos-luz da Via Láctea correspondem a um centímetro da trena cósmica, quanto seria 27,4 bilhões de anos-luz? A conta é fácil, embora cheia de zeros. Uso uma calculadora para chegar ao resultado. Obtenho a resposta. O diâmetro do universo é 274 mil vezes maior que o da Via Láctea. Convencionamos que o comprimento da nossa galáxia é um centímetro, certo? Então o diâmetro do universo é 2,74 km.
O universo pode ser imaginado como uma esfera em expansão com diâmetro atual de 2,74 km, sendo que cada centímetro equivale a uma Via Láctea. Esta esfera tem um volume de 10,77 km³. Em seu interior cabe todas as 400 bilhões de galáxias do universo visível, cada qual com uma média de 100 bilhões de estrelas, cada uma com seus incontáveis planetas.
“O universo é um lugar muito, muito grande”, lê-se no romance “Contato” (1985), de Carl Sagan. “Se só existisse vida aqui na Terra, então o universo seria um enorme desperdício de espaço.” Não consigo imaginar afirmação mais verdadeira.
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