Hubble – O Primeiro Homem a Explorar o Passado

A cosmologia tem por base dois conceitos a grande escala: a Isotropia e a Homogeneidade. Contudo, o universo é heterogénio a pequenas escalas. Podemos fazer já a primeira questão: “A partir de que escala o universo passa de heterogéneo a homogéneo?”. A gravitação é a nossa resposta ao dar-nos uma escala temporal a partir do qual o universo deixou de ser heterogéneo. O tempo é de 1010 anos e a distância corresponde a 3000Mpc.

Em 1929 Edwin Hubble mostrou que as galáxias se afastam com uma velocidade proporcional à distância de acordo com a equação v=H0D . Esta lei, a Lei de Hubble, é uma consequência da isotropia do universo. Para onde quer que olhemos a equação aplica-se da mesma forma. O que estamos a medir é, na verdade, o efeito Doppler, em que o comprimento de onda aumenta com o afastamento, num deslocamento chamado de redshift.

Podemos confirmar esse efeito no sol todos os dias. O sol é amarelo, contudo quando se põe torna-se alaranjado e laranja. Isto ocorre porque na nossa trajectória na superfície da terra estamo-nos a afastar do sol, então os fotões percorrem uma maior distância até aos nossos olhos. O mesmo efeito ocorre com as sirenes que se aproximas e que se afastam.

Hubble mostrou que o universo está em expansão. Se expande é porque já esteve mais pequeno. Extrapolando temos uma evolução para o passado até chegar a um ponto, uma singularidade.

Gamow, em 1948, previu que o universo deveria estar permeado por uma radiação negra com brilho dado pela lei de Plank. Em 1965 foi publicada a descoberta de uma radiação de fundo no 4080MHz com temperatura de cerca de 3,5K. Mais de trinta anos depois, em 1996, o FIRAS (Far Infrared Absolute Spectrophotometer) e o DMR (Differential Microwave Radiometer) do COBE (COsmic Background Explorer) mediram com mais rigor a temperatura dessa radiação de fundo para 2,728K.

Devido ao efeito Doppler a temperatura depende da velocidade relativa do observador. Assim, retirando essa contribuição a radiação cósmica de fundo (CMB) apresenta flutuações anisotrópicas da ordem de 10-5, detectadas pelo COBE em 1992.

À medida que o universo diminui, que é mais jovem, a densidade da radiação cósmica aumenta mais depressa que a da matéria. Desta forma podemos reparar que há um momento na história em que o universo é dominado pela radiação. O momento de passagem, em que ambos os componentes contribuem de igual forma para a densidade do universo tem o nome de equipartição.

Vimos que Edwin Hubble fez uma observação simples e foi o primeiro humano a viajar para o passado e a perceber que era mesmo o passado. Até agora já houve várias contribuições que confirmaram a expansão do universo e a sua história passada. Hoje seguem-se diversos cientistas a explorar os primeiros segundos do universo.

3 comentários

  1. Manuel,

    Obrigado pelo comentário. Sim, de facto poderá não haver apenas um efeito mas sim vários efeitos para que vejamos o sol laranja. Eu penso, mas não sei se será assim, que o sol não se apresenta azul ao nascer porque as ondas electromagnéticas não são suficientemente energéticas para que cheguem ao azul, tal como não são tão pouco energéticas para que chegue ao infra-vermelho quando se põe.

    Mas sim, a atmosfera terá a sua participação e o mecanismo ocular também a terá obviamente. :o)
    ;o)

    • duarte josé seabra on 17/08/2011 at 05:39
    • Responder

    Caro Dario:mais uma vez obrigado por estes posts;tenho a ideia que a tonalidade avermelhada que o sol apresenta ao”nascer”e “pôr”,não terá tanto a ver com o Efeito Doppler,mas antes com o facto de os raios solares,nessas alturas,atravessarem uma coluna de ar maior da nossa atmosfera(raios tangenciais)e o pó em suspensão na mesma levará a maior absorção da luz no vermelho;o mesmo se passará com a tonalidade da lua ao “nascer” e pôr”da mesma.

    • Manel Rosa Martins on 17/08/2011 at 05:35
    • Responder

    Tenho que colocar uma questão. Porque não é o Sol Azul ao nascer, porque tem a mesma cor do por-do-sol?

    Isso levou-me a pensar que o efeito de Doppler não explica a variação de cor do sol.

    Por essa questão verificável a observação da luz do Sol como uma onda não conta a história toda.

    Se vir como uma partícula, como fluxo de fotões centramos a explicação na interação que estes fazem com os cones da nossa células foto-sensoras dos olhos.

    Como E = h f (Energia do fotão = Constante de Planck a multiplicar pela frequência do fotão) podemos converter a irradiação do spectrum para uma distribuição do fluxo dos fotões.

    O fenómeno de Doppler que menciona ocorre na mesma, como se regista pela frequência, a medida usada para a luz como uma onda.

    Simplesmente os nossos olhos não estão preparados para verem esse registo, e não o vêm, senão víamos o Sol azul ao aproximar-se, ao nascer.

    Como o não vimos assim, com o vimos igual à cor do por-do-sol, isso deve-se a um facto extraordinário. A distribuição do fluxo de fotões é plana na sua quase totalidade e regista o seu pico na banda amarela do spectrum.

    No nascer e no por do sol nós captamos menos fotões nos nossos olhos, esse pico não surte ainda ou está deixar de surtir efeito e desvia para o laranja-amarelo.

    Resta um facto para explicar. Porque vimos o sol, e isso é perigoso e não o façam, branco incandescente a olho nu?

    porque o fluxo de fotões na banda amarela é tal, a quantidade é tal que satura a capacidade de recepção das células em cone dos nossos olhos, fazendo reflectir a luz dentro deles, aumentando a energia das mesmas partículas (os olhos aquecem, literalmente, por dentro) para a banda do amarelo-branco.

    Os objectos não têm cor. O fenómeno de vermos diferentes cores do sol consoante as horas do dia, visto por um ser humano na Terra, é um fenómeno que resulta da interpretação feita pelos… olhos dos humanos.

    O Dario fez um excelente artigo que me merece a melhor atençõ e concentração. O que escreveu está correcto e regista-se. Simplesmente muitos cientistas que não da física de partículas têm natural tendência a observar a luz do sol como uma onda, como todos o fazemos intuitivamente. A observá-lo como um fenómeno macro, afinal o Sol é enorme, nem deixa ver mais nada.

    Só deixa se pensarmos nele como um emissor de partículas.

    O que é de facto deslumbrante nesse facto, que cada ser humano vê as suas, vê os seus fotões, o seu sol,, que mais nenhum ser humano vê.

    Já os animais, que não vêm as mesmas cores no mesmo sol do mesmo momento, se pudessem falar, reforçariam o facto de que os objectos não têm cor.

    Mas há um gato que fez uma experiência, o de Schroedinger, que nos pode confirmar tudo o que aqui comentei.

    Boa noite e Obrigado.

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