Pergunta
Como pode a luz das estrelas a bilhões de anos-luz de distância da Terra ter chegado até nós se a Terra tem apenas milhares de anos?
Resposta
Um ano-luz é a distância máxima que a luz pode percorrer em um ano no vácuo do espaço. Consequentemente, leva bilhões de anos para a luz viajar bilhões de anos-luz pelo espaço. Do nosso ponto de vista aqui na Terra, podemos ver a luz de estrelas que estão a bilhões de anos-luz de distância. É razoável, portanto, supor que nosso universo tenha pelo menos bilhões de anos – velho o suficiente para dar à luz dessas estrelas tempo suficiente para alcançar o nosso planeta a bilhões de anos-luz de distância.
Essa suposição razoável contradiz a perspectiva da Terra Jovem (TJ), que afirma que o universo tem menos de 10.000 anos. Se não houvesse um forte argumento científico para a perspectiva da TJ, essa contradição não mereceria uma segunda reflexão. O crescente corpo de evidências que apoiam a visão da TJ é substancial o suficiente, no entanto, para garantir uma investigação cuidadosa sobre se essa aparente contradição pode ou não ser resolvida de forma razoável. E então fazemos a pergunta: como a luz das estrelas, a bilhões de anos-luz de distância, pode alcançar a Terra em apenas alguns milhares de anos?
Dilatação do Tempo Gravitacional
De acordo com Albert Einstein, o espaço não é o “nada” vazio que a maioria de nós acha que é. Está cheio do que Einstein chamou de éter. O éter é entendido como um meio elástico, sem massa, que permeia tudo. Tudo o que existe dentro dos limites do nosso universo o faz dentro deste meio sem massa.
O éter é elástico, o que significa que pode ser esticado e distorcido. Para visualizar isso, imagine um pano bem esticado. Isso é éter. Agora imagine deixar cair uma bola pesada (como uma bola de boliche) no pano, bem no meio. Isso faria com que o tecido afundasse no meio. A bola pesada representa a matéria densa, como o nosso planeta. Einstein acreditava que a matéria faz com que o espaço ceda, semelhante à forma como a bola pesada faz com que o tecido esticado ceda. Esses afundamentos no espaço são conhecidos como poços de gravidade.
Agora, se colocássemos bolas menores e mais leves (como bolinhas de gude) no pano junto com a bola pesada, elas rolariam em direção ao centro, no afundamento causado pela bola pesada. Além disso, elas contribuiriam para a flacidez geral do tecido, mesmo que apenas ligeiramente. Este movimento em direção ao centro representa a gravidade. De acordo com a visão de gravidade de Einstein, se formas menores e mais leves de matéria estiverem próximas o suficiente, elas podem ser atraídas para os poços gravitacionais de formas maiores e mais densas de matéria. Embora cada uma delas crie a sua própria queda no espaço, alguns poços de gravidade são mais profundos e mais influentes do que outros (ou seja, eles geram uma força gravitacional mais forte). Uma coisa todos têm em comum: eles distorcem o tempo.
Na década de 1960, os físicos Robert Pound e Glen Rebka confirmaram experimentalmente uma consequência teórica das Teorias da Relatividade de Einstein chamada Efeito de Dilatação do Tempo Gravitacional (EDTG). Pound e Rebka foram capazes de demonstrar que o tempo passa mais devagar para os objetos quanto mais distantes viajam em um poço gravitacional. Por exemplo, os satélites do Sistema de Posicionamento Global (GPS) estão mais distantes da Terra do que os objetos na superfície do planeta e, portanto, estão menos imersos no poço de gravidade causado pela massa da Terra. O resultado é que o tempo passa um pouco mais rápido para nossos satélites GPS do que para nós aqui na superfície, já que estamos mais profundos dentro do poço de gravidade da Terra. Relógios atômicos a bordo dos satélites e aqui na Terra têm sido usados para detectar e medir essa diferença na taxa de passagem do tempo.
Da mesma forma, um relógio atômico em Greenwich, Inglaterra (no nível do mar), registra uma taxa de tempo mais lenta do que o relógio atômico em Boulder, Colorado (a 5.430 pés acima do nível do mar). Nessas diferenças altitudinais relativamente pequenas, o efeito mensurável é menor. O efeito em todo o cosmos maior pode ser muito mais dramático. Quanto mais profundo for um poço de gravidade, mais forte será o EDTG. De fato, de acordo com a Relatividade Geral, o tempo na verdade fica parado na fronteira de um buraco negro – uma área conhecida pelos cientistas como um “horizonte de eventos”, onde a gravidade é tão intensa que nem mesmo a luz pode escapar (daí o nome “buraco negro”).
Agora, vamos deixar de lado o EDTG por um momento e considerar outro fenômeno astronômico importante: o desvio para o vermelho. Os desvios para o vermelho são um fenômeno do efeito Doppler pelo qual os comprimentos de onda radiais (como os da luz das estrelas) aumentam à medida que se afastam de um observador. O consenso geral entre os astrônomos é que os desvios para o vermelho observados indicam que o universo está se expandindo (Lei de Hubble). Ao extrapolar essa expansão para trás, fica evidente que o universo primordial era um pouco mais denso, mais compacto do que é hoje.
Em um universo limitado em que a matéria tem um centro e uma borda, a compressão do material, conforme descrita acima, serviria para aprofundar a gravidade causada pela massa combinada do universo. Isso intensificaria o EDTG, fazendo com que o tempo passasse muito mais lentamente perto do centro do universo (mais profundo no poço) do que perto da sua borda (mais próximo da superfície do poço).
A implicação é paradoxal: mesmo que todo o universo tenha sido criado de uma só vez no início (e, portanto, devesse ter a mesma idade), algumas partes podem ser substancialmente mais jovens do que outras devido à natureza relativista do tempo. A luz poderia viajar bilhões de anos-luz ao longo de bilhões de anos em algumas partes do universo em que nós na Terra perceberíamos ser um período de tempo muito mais curto. À medida que o universo se expande e a matéria se espalha pelo espaço, a gravidade universal se nivela gradualmente, diminuindo a taxa de diferença de tempo em todo o universo.
Muitos astrofísicos e astrônomos rejeitam a ideia de um universo limitado com a nossa galáxia, a Via Láctea, sendo localizada perto ou no centro. Mas esta é uma pressuposição filosófica, não uma conclusão científica baseada em dados empíricos. Como o astrofísico de renome mundial Dr. George F. R. Ellis explicou com franqueza: “As pessoas precisam estar cientes de que existe uma variedade de modelos que podem explicar as observações. Por exemplo, posso construir um universo esfericamente simétrico com a Terra no centro, e você não pode refutá-lo com base em observações... você só pode excluí-lo por motivos filosóficos. Na minha opinião, não há absolutamente nada de errado nisso. O que quero trazer à tona é o fato de que estamos usando critérios filosóficos na escolha de nossos modelos. Muita cosmologia tenta esconder isso” (W. Wayt Gibbs, “Perfil: George F. R. Ellis,” Scientific American, outubro de 1995, Vol. 273, No.4, pág. 55 em inglês).
Em resumo, o Efeito de Dilatação do Tempo Gravitacional é uma solução teórica para o problema TJ da luz estelar distante que, surpreendentemente, reconcilia evidências de uma Terra jovem com evidências de um universo antigo. Muitos astrofísicos e astrônomos rejeitam uma das principais suposições fundamentais sobre as quais se baseia a explicação do EDTG (um universo limitado com a Via Láctea no centro ou perto dele), não por causa dos dados observáveis, mas por causa de suas perspectivas filosóficas.
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Como pode a luz das estrelas a bilhões de anos-luz de distância da Terra ter chegado até nós se a Terra tem apenas milhares de anos?
