Radiação cósmica de fundo 2

RKA4JL - Vamos iniciar mais uma aula da Khan Academy Brasil. No último vídeo aprendemos que 380 mil anos após o Big Bang, que ainda é cerca de 13,7 bilhões de anos atrás, cada átomo no espaço que estava com temperatura em torno de 3.000 Kelvin estava emitindo radiação eletromagnética. Uma vez que havia pontos no universo, aquela radiação apenas agora está nos alcançando. Ela está viajando há cerca de 13,7 bilhões de anos. Então, quando olhamos para a radiação que está viajando por tanto tempo, podemos olhar para qualquer direção e veremos que esta radiação é uniforme. Essa radiação foi deslocada para o vermelho na faixa de micro-ondas a partir das frequências mais altas em que realmente foi emitida. Agora, uma pergunta que pode surgir é: o que acontece se esperarmos um bilhão de anos? Se esperarmos um bilhão de anos, se tivermos mil, 380 mil anos após o início do universo, essas coisas não serão mais apenas átomos. Terão começado a se condensar em estrelas reais. O universo em todos os pontos do espaço não será mais uniforme. Na verdade, começaremos a ter condensação em estrelas. Se avançarmos um pouco mais, veremos que o universo se expandirá. Acho que vou desenhar só a metade, já que foi expandido, mas agora de repente temos estrelas. Estes não são apenas átomos uniformes espalhados pelo universo. Na verdade, temos condensação em estrelas e então, se você olhar o que está sendo emitido dos pontos no espaço, dos quais só agora estamos recebendo essa radiação cósmica de fundo, se esperarmos um bilhão de anos, a luz que vemos nesses pontos no espaço não será radiação uniforme. Vai começar a se parecer um pouco mais com as partes mais maduras do universo. Estaremos, essencialmente, olhando para o universo um bilhão de anos após o Big Bang quando as estrelas e outras estruturas se formaram. Portanto, a questão é: em um bilhão de anos, essa radiação cósmica de fundo em micro-ondas desaparecerá. Estou usando bilhões apenas para usar um número arbitrário, mas acabará desaparecendo? E a resposta é sim e não. Então é verdade que esse ponto no espaço vai amadurecer. Ele amadurecerá em um bilhão de anos e não será mais tão uniforme, mas o que você precisa pensar é que existem outros pontos no universo. Ao mesmo tempo havia outros pontos que também emitiam essa radiação, e os fótons originais, esses pontos originais, ainda não chegaram até nós. Desses pontos mais distantes, agora o universo é observável, podemos ver apenas a radiação eletromagnética que está viajando por 13,7 bilhões de anos. Em outro bilhão de anos, o universo será um bilhão de anos mais velho, e então haverá radiação que está viajando por 14,7 bilhões de anos. Desta forma, começaremos a observar isso no mesmo período de tempo no universo, será apenas de mais longe. O que eu quero que você perceba é que, uma vez que esses pontos estavam ainda mais distantes onde a radiação foi emitida, o que veremos em um bilhão de anos será ainda mais desviado para o vermelho. Nesse ponto, a radiação cósmica de fundo que vemos terá comprimentos de onda maiores do que o espectro de rádio. Vai ficar mais vermelho, e devo dizer mais vermelho porque já somos vermelhos. Bem, seria mais vermelho do que a radiação de micro-ondas. E claro, isso é engraçado porque a radiação de micro-ondas já é mais vermelha do que a luz vermelha visível. Ela tem um comprimento de onda mais longo, e isso vai continuar acontecendo. Continuaremos recebendo radiação à medida que avançamos mais e mais no futuro. Continuaremos recebendo radiação de outros pontos do espaço, que ficará cada vez mais alterado para o vermelho. Os comprimentos de onda reais dessa luz eletromagnética serão cada vez maiores até que realmente não possamos nem mesmo vê-la como luz eletromagnética, porque ela será deslocada para o vermelho até o infinito. Terá um comprimento de onda infinito. Eu quero mostrar a você que em algum ponto haverá uma espécie de limite onde não poderemos nem mesmo obter radiação de mais longe. Vou desenhar um diagrama disso. Então vamos dizer que este é o universo, e que este seja o universo 13,7 bilhões de anos atrás, quando aquela radiação, que é o que agora vemos como radiação cósmica de fundo em micro-ondas, quando ela começa a ser concebida. Digamos que esse é o ponto do universo onde estamos agora. Então aqui somos nós. Digamos que esse é o ponto no universo onde observamos a radiação de fundo agora, ou este é um dos pontos. Obviamente, poderíamos formar um círculo ao nosso redor. Pode ser qualquer um desses pontos aqui, onde os fótons, a radiação eletromagnética que foi emitida de seu ponto 380 mil anos após o início do universo, está apenas agora nos alcançando. Sendo assim, esse é o ponto no universo a partir do qual estamos observando a radiação cósmica de fundo. Esse ponto no universo, agora, amadureceu em coisas que parecem estrelas, galáxias e planetas e se olhassem para o nosso ponto no espaço, eles também veriam radiação cósmica de fundo vinda de nós. Não é como algum tipo de lugar antigo, é que a luz que estamos recebendo deles agora é a luz velha, luz que aquele ponto no espaço emitiu antes de ser capaz de amadurecer em estruturas reais. Logo, esse é o ponto no espaço do qual estamos recebendo radiação cósmica de fundo agora. Vamos pegar outro ponto no espaço com qualquer distância. Bem, na verdade, é estimado em cerca de 46 bilhões de anos-luz. Naquela época, quando as coisas estavam apenas começando a ser emitidas, isso era apenas cerca de 36 milhões de anos-luz. Esta é uma estimativa muito aproximada, porque é realmente baseada em quão rápido presumimos que o universo está se expandindo, mas era muito menor do que 46 bilhões de anos-luz. Agora vamos percorrer a mesma distância novamente a partir deste ponto no espaço. Isso foi há 380 mil anos. Agora vamos avançar 380 mil anos após o Big Bang, que é aproximadamente 13,7 bilhões de anos atrás. Vamos dar uma olhada agora. Eu vou desenhar um pouco maior. Agora, se fizermos um pouco maior, aqui é onde estamos. Este ponto no espaço do qual só agora estamos recebendo aquela radiação cósmica de fundo está aqui, e então este outro ponto no espaço estará bem aqui. Isso tudo, agora, é da ordem de 46 ou 47 bilhões de anos-luz. Essa distância também será de 46 bilhões de anos-luz. Cada ponto no espaço naquela época estava emitindo essa radiação. Temos essa radiação uniforme, e eram apenas átomos de hidrogênio por toda a parte. São átomos de hidrogênio quente. Esse aqui está recebendo o que vem desse aqui. Estamos apenas agora, 13,7 bilhões de anos no futuro, recebendo fótons desse ponto. Esse pouco verde só agora vai receber fótons. Quando ele olha para o ponto no espaço, ou as coisas que ele pensa serem pontos no espaço, ou as coisas que ele pensa que são pontos no espaço lá fora, verá aquela radiação uniforme. Da mesma forma, esse ponto aqui só agora receberá fótons do ponto no espaço onde estamos agora, como era 380 mil anos após o Big Bang. A mesma coisa daquele ponto no espaço: os fótons só chegarão agora. Então temos que os fótons desse ponto aqui levaram 13,7 bilhões de anos para chegar a este ponto aqui, que agora está a 46 bilhões de anos-luz de nós, e o universo continua a se expandir. O universo está se expandindo mais rápido do que a luz pode nos alcançar. Isso nunca, jamais nos afetará. Então há algum limite, alguma distância da qual nunca obteremos luz durante este período de tempo, ou, na verdade, da qual nunca, jamais, obteremos qualquer radiação eletromagnética. E a resposta é que a radiação cósmica de fundo daqui ou a radiação cósmica de fundo desse ponto começará a amadurecer e não será tão uniforme se avançarmos 400 milhões de anos ou bilhões de anos, mas obteremos radiação uniforme de mais longe, que será ainda mais deslocada para o vermelho. Quanto mais avançarmos no futuro, a radiação de fundo que obteremos será cada vez mais distante e será cada vez mais deslocada para o vermelho. Em certo ponto seria tão deslocado para o vermelho que nem mesmo observaríamos como radiação eletromagnética. E há um limite onde não observamos mais nada porque, além disso, a luz não foi capaz de realmente nos atingir. E é isso. Terminamos esta aula. Até a próxima!