Olhar para o passado do Universo

Question

Há tempos li uma notícia de que o satélite Swift da NASA observou uma estrela moribunda (GRB 090423) sendo que o colapso observado teria ocorrido apenas 630 milhões de anos após o Big-Bang, numa altura em que naturalmente não existia Terra, Sol nem sistema solar.

Ora, sendo que o Universos se expande a uma velocidade inferior à da luz (já agora, qual é a velocidade de expansão do Universo?)  como é possível podermos observar algo que já não existe há muito e cuja luz nos teria, digamos assim, ultrapassado, uma vez que será mais rápida do que a expansão do Universo, para além de termos ainda que considerar o facto de que entretanto houve tempo para a formação do Sol e do Sistema Solar... É algo que me deixa confuso, pois pela lógica a luz emitida deveria há muito ter passado por nós pelo que não a poderíamos ver. Isso levar-me ia a considerar que se imaginarmos um ponto central onde ocorreu o Big-Bang (se é que isso é possível conceber) ao olharmos nessa direcção iríamos ver menos estrelas pois estas seriam estrelas mais velhas e outras que já nem existiriam, pelo que o céu iria apresentar distintas densidades estelares consoante a direcção para a qual olhávamos, o que não acontece. 

Sei que a estas escalas as concepções clássicas não têm aplicação, provavelemnte terá algo a ver com a teoria da relatividade ou algo idêntico, mas é este um conjunto de questões que me deixam perplexo e curioso pelo seu aparente paradoxo.

Answer 1

Boa tarde,
Eu (Guilherme de Almeida) podia tentar responder, mas seria resposta coxa e forçosamente incompleta. Pedi expressamente resposta ao Dr. Nelson Nunes, cosmólogo, e autorização dele para a inserir aqui, preservando o nome do autor. Aqui vai a resposta, com os devidos agradecimentos:

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Ora há aqui muitas perguntas que devem ser respondidas uma por uma.
Primeiro que tudo, a velocidade de expansão do Universo não é universal. Na verdade, é caracterizada pela lei de Hubble  que diz que a velocidade (v ) de recessão de uma fonte emissora, como uma galáxia, é proporcional à sua distância de nós (D). A essa constante de proporcionalidade dá-se o nome de constante de Hubble H_0 e temos,

v = H_0 D

A constante de Hubble tem unidades de inverso de tempo. Esta relação indica que quanto mais distante uma fonte está, maior é a velocidade com que se afasta de nós. Esta propriedade foi descoberta por Hubble que estimou o valor de H_0, e que levou à compreensão de que o Universo se encontra em expansão.

O Universo pode de facto expandir-se mais depressa do que a velocidade da luz. O que a teoria da relatividade nos diz é que não se pode transmitir informação mais rápido do que a luz.

Respondendo agora a sua dúvida, é possível recebermos luz de um objecto que já morreu e que já não emite. O que isso significa é que quando emitiu essa luz, ele estava a uma grande distância de nós. Significa que embora ele tenha emitido a luz 630 milhões de anos após o Big-Bang, a sua luz levou milhares de milhões de anos a chegar até nós, o tempo suficiente, para essa estrela ou evento já ter deixado de existir.

Um exemplo clarificador pode ser imaginar um fósforo aceso no Sol. Admitamos que um fósforo leva 1 minuto até se queimar por completo. Como a luz demora 8 minutos a chegar a Terra, quando o vemos acender já ele, o fósforo, deixou de existir há 7 minutos.

O último comentário é muito interessante. Vem da ideia que o espaço se está a expandir a partir de um ponto. Não tem de ser necessariamente assim. Por exemplo, é comum os cosmólogos fazerem um paralelo entre a expansão do Universo e a expansão de um balão de borracha. Tal como todos os pontos num balão que está a ser enchido de ar se afastam uns dos outros, as galáxias se afastam umas das outras no Universo sem haver um ponto gerador dessa expansão. De facto, um dos princípios fundamentais da cosmologia moderna é que o nosso universo é semelhante em todos os pontos e que aparenta ser idêntico em todas as direcções de observação. Princípio este que é verificado pelas medições da estrutura em larga escala.

(Dr. Nelson Nunes, cosmólogo)

NOTA adicional: Informação sobre a constante de Hubble (GA).

Segundo os dados mais recentes (2013), o valor de H_0 = 67,80 ± 0,77 (km/s) /Mpc

1 megaparsec (1 Mpc)= 10^6 parsecs= (3,09×10¹⁹ km).