Capítulo 14: Perguntas na borda

Noite 164: As horas tranquilas

No dia 164 da missão, Noor teve um turno incomum. Um experimento na estação precisava de um pequeno ajuste no meio da noite da tripulação, num horário em que as equipes em solo queriam alguém acordado para acompanhá-lo. Tomás e Ade dormiriam como de costume. Noor iria para a cama cedo, acordaria quando o alarme tocasse, faria o trabalho e ficaria de olho no experimento por algumas horas antes de voltar a dormir. O solo também estaria acompanhando, das suas telas lá embaixo. Ela não estaria realmente sozinha, mas a estação pareceria muito silenciosa.

O alarme tocou no horário combinado. Ela abriu o zíper do saco de dormir, saiu com um impulso suave da pequena cabine e foi flutuando pelo módulo na penumbra. À noite, as luzes da estação ficam baixas. Os ventiladores zumbiam, como sempre, porque na ausência de peso o ar não se move sozinho e, sem os ventiladores, o hálito de uma pessoa dormindo poderia se acumular em volta do rosto dela. Pequenas luzes verdes e azuis brilhavam nos painéis de controle. Em algum lugar, uma bomba ligava e desligava com um clique.

O ajuste levou só vinte minutos. Noor seguiu o procedimento no tablet, passo a passo, e o solo confirmava cada passo com uma voz baixa no fone de ouvido. Depois não havia nada a fazer além de olhar os números numa tela e esperar. Ela flutuou até a janela grande. A estação estava no lado noturno da Terra. Lá embaixo, o planeta era uma forma escura, com fios finos de luz onde as pessoas vivem e, aqui e ali, o lampejo de uma tempestade distante. Em cima, havia mais estrelas do que ela conseguia contar.

Ao longo da borda do planeta escuro, havia um brilho fino e fraco, levemente esverdeado, estendido acima da Terra como uma fita. Ele se chama luminescência atmosférica. No alto da atmosfera, átomos e moléculas que receberam energia da luz do Sol durante o dia devolvem essa energia devagar como uma luz muito fraca. Do chão, é quase impossível notar. Da estação, numa noite escura, ela contorna toda a curva da Terra. Noor já a tinha visto muitas vezes, mas ela ainda a fazia parar e olhar. Depois a estação seguiu em disparada e, pouco depois, uma linha brilhante de amanhecer apareceu na borda do planeta, e a noite acabou até a órbita seguinte.

No silêncio, Noor pensou em Sami, que provavelmente estava dirigindo numa estrada escura naquele mesmo instante. Quem trabalha à noite conhece essa sensação. O mundo está dormindo, o trabalho está calmo, e a mente começa a vagar por grandes perguntas. Mais cedo naquele dia, Sami tinha mandado uma mensagem com exatamente uma pergunta assim. “Se o universo começou há 13,8 bilhões de anos”, escreveu ele, “onde fica a borda dele? E o que havia antes de ele começar?”

Essas são algumas das perguntas mais antigas que as pessoas já fizeram, e algumas das mais difíceis. A história desta noite é sobre elas. É uma história com mais portas abertas do que fechadas. Vamos ver o que os astrônomos podem dizer, e vamos ser honestos sobre os lugares onde ninguém sabe.

Até onde conseguimos ver?

Vamos começar pelo que conseguimos ver. A luz viaja a cerca de 300.000 quilômetros por segundo, e o universo tem cerca de 13,8 bilhões de anos. Então é natural pensar que só conseguimos ver 13,8 bilhões de anos-luz em todas as direções, porque a luz vinda de mais longe não teve tempo de chegar até nós. Essa ideia está perto da verdade, mas deixa escapar um detalhe importante: enquanto a luz viajava, o espaço estava se esticando.

Imagine uma trabalhadora andando numa esteira rolante de aeroporto, só que a esteira vai ficando mais comprida enquanto ela anda. Ela anda numa velocidade constante, mas, quando chega ao fim, o lugar de onde partiu está muito mais para trás do que a distância que ela andou. A luz dos lugares mais distantes se comporta um pouco assim. Ela vem viajando na nossa direção há quase 13,8 bilhões de anos, mas, durante esse tempo, o espaço entre nós e o seu ponto de partida se esticou enormemente.

Então os lugares mais distantes cuja luz chegou até nós estão agora muito mais longe do que 13,8 bilhões de anos-luz. Segundo as medições atuais, a borda da região que conseguimos ver está agora a cerca de 46 bilhões de anos-luz em todas as direções. Os astrônomos chamam essa região de universo observável: a parte do universo da qual a luz teve tempo de chegar até nós desde o começo. A luz mais antiga, que conhecemos numa noite anterior, vem de muito perto dessa borda.

Olhar para essa borda também é olhar para trás no tempo. Quanto mais longe olhamos, mais cedo a luz saiu da sua fonte. As galáxias mais distantes que os telescópios encontraram são vistas como eram quando o universo tinha apenas algumas centenas de milhões de anos. Além delas, há a luz mais antiga, liberada cerca de 380.000 anos depois do começo. E além disso a luz comum não consegue nos levar, porque antes dessa época o universo era uma névoa brilhante que a luz não conseguia atravessar. Então o universo observável não é só um espaço. É também um longo registro da história, com as páginas mais recentes mais perto de nós e as mais antigas mais longe.

É importante entender o que é essa borda. Ela não é uma parede, e não é o fim do universo. É um horizonte, como o horizonte que você vê no mar. Quando você está numa praia, consegue ver a água só até uma certa linha, mas o mar não para ali. A linha é só o limite da sua vista. Do mesmo modo, a borda do universo observável é o limite do que conseguimos ver de onde estamos. Um ser numa galáxia distante teria o seu próprio universo observável, centrado nele mesmo.

Além do horizonte

O que existe além do nosso horizonte? Quase com certeza, mais universo. Até onde sabemos, o universo tem mais ou menos a mesma aparência em todas as direções e em todos os lugares, nas maiores escalas: galáxias, aglomerados de galáxias e os grandes filamentos e regiões vazias da teia cósmica. Não há nenhum sinal de que o universo mude ou acabe logo além do que conseguimos ver. Por isso, a maioria dos astrônomos espera que além do nosso horizonte haja mais galáxias, muito parecidas com as que conhecemos.

Como os astrônomos sabem que o universo tem a mesma aparência em todas as direções? Eles contam e mapeiam galáxias pelo céu inteiro e descobrem que, nas maiores escalas, elas estão distribuídas de modo parecido em toda parte. A luz mais antiga tem quase exatamente a mesma temperatura em todas as direções, com apenas diferenças minúsculas. Se a nossa parte do universo fosse especial, por exemplo, perto de algum centro ou de alguma borda, esperaríamos ver uma diferença entre um lado do céu e o outro. Nenhuma diferença grande desse tipo foi encontrada.

Mas quanto mais? Aqui chegamos a um desconhecido de verdade. O universo pode ser extremamente grande, mas ainda assim finito. Ou pode continuar sem fim. As duas possibilidades se encaixam no que conseguimos medir hoje. As medições mostram que, nas maiores escalas que conseguimos ver, o espaço é quase exatamente “plano”, o que é um jeito de dizer que ele não parece se curvar sobre si mesmo como a superfície de uma bola. Se ele se curva, a curva é tão suave que ainda não conseguimos detectá-la dentro do nosso horizonte. Então não sabemos se o universo inteiro é finito ou infinito, e talvez nunca consigamos saber com certeza.

Esse pode ser um pensamento estranho para se ter às três da manhã. Mas também há algo de calmo nele. Durante a maior parte da história humana, as pessoas não sabiam o que existia além da próxima cordilheira ou do outro lado do oceano. Continuaram trabalhando, construindo e se perguntando. Estamos numa situação parecida, só que numa escala muito maior. O nosso horizonte é mais amplo do que qualquer horizonte que as pessoas já conheceram, e ainda assim há mais além dele.

Também vale lembrar que o universo observável não é pequeno. Ele contém centenas de bilhões de galáxias, talvez mais, e cada galáxia pode conter centenas de bilhões de estrelas. Há mais coisas dentro do nosso horizonte do que alguém jamais vai conseguir estudar em detalhe. O desconhecido além dele não torna o conhecido menos maravilhoso.

Uma ideia chamada inflação

Agora vamos voltar ao começo, aos primeiríssimos momentos. Em noites anteriores, seguimos a história desde as primeiras frações de segundo, passando pelos primeiros minutos, até a luz mais antiga. Mas há alguns enigmas sobre o começo propriamente dito que o quadro básico do começo quente não explica sozinho.

Um enigma é que a luz mais antiga tem quase exatamente a mesma temperatura em todas as direções. Mas a luz de lados opostos do céu vem de regiões que, no quadro básico, nunca tiveram tempo de trocar calor uma com a outra. Como elas ficaram tão parecidas? É um pouco como entrar em duas salas separadas, nas pontas opostas de um prédio grande, e descobrir que as duas xícaras de chá sobre as mesas estão exatamente à mesma temperatura, embora ninguém pudesse ter levado calor de uma sala para a outra. Outro enigma é por que o espaço é tão quase exatamente plano.

Por volta de 1980, cientistas propuseram uma ideia para responder a esses enigmas. Ela se chama inflação. Segundo essa ideia, num primeiro instante minúsculo, muito menos do que um segundo, o espaço cresceu de forma extremamente rápida, muito mais rápido do que cresceu desde então. Uma região muito pequena, que já tinha ficado com a temperatura uniforme, foi esticada até um tamanho enorme. Isso explicaria por que partes distantes do céu são tão parecidas, e também alisaria qualquer curva, fazendo o espaço parecer plano, do jeito que uma pequena parte de um balão enorme parece plana.

A inflação também sugere de onde vieram as ondulações minúsculas da luz mais antiga. Na ideia da inflação, variações aleatórias extremamente pequenas, menores que átomos, foram esticadas até tamanhos enormes durante o crescimento rápido. Essas variações esticadas se tornaram as regiões levemente mais densas e menos densas que depois cresceram até virar galáxias. O padrão de ondulações que os satélites mediram na luz mais antiga se encaixa bastante bem nas previsões da inflação.

Então a inflação é verdadeira? A resposta honesta é que ainda não sabemos. Algumas observações se encaixam nela, e muitos cientistas a consideram a melhor ideia que temos. Mas ela não foi provada. Há versões diferentes da ideia, e alguns cientistas sugeriram outras explicações. Os astrônomos estão procurando certos padrões fracos na luz mais antiga que a inflação pode ter deixado. Se os encontrarem, a ideia ficará muito mais forte. Se não encontrarem, a questão continuará em aberto. Por enquanto, a inflação é uma ideia com apoio, não um fato estabelecido.

Antes do começo?

E a segunda parte da pergunta de Sami: o que havia antes do começo? É aqui que a ciência honesta precisa dizer com toda a clareza: não sabemos. Como vimos numa noite anterior, as nossas leis da física atuais param de funcionar quando tentamos descrever o primeiríssimo instante. Não temos nenhuma teoria testada que consiga nos dizer o que aconteceu naquele ponto, nem se houve alguma coisa antes.

Muitos cientistas esperam que uma nova teoria um dia ajude com isso. Hoje, a física tem duas teorias de muito sucesso que funcionam em áreas diferentes. Uma é a teoria da gravidade de Einstein, que descreve as estrelas, as galáxias e a expansão do espaço. A outra descreve o mundo do muito pequeno, dos átomos e das partículas dentro deles. No primeiríssimo instante, o universo inteiro era ao mesmo tempo extremamente pesado e extremamente pequeno, então as duas teorias seriam necessárias juntas. Mas ninguém encontrou ainda uma maneira completa e testada de uni-las. Até que alguém encontre, o primeiríssimo instante continua fora do alcance do nosso conhecimento.

Pode até ser que a própria pergunta não tenha sentido. Pense na pergunta “O que fica ao norte do ponto mais ao norte da Terra?” Na superfície da Terra, o norte é uma direção, mas, se você estiver no topo do planeta, todas as direções são sul, e não há mais norte para onde ir. Alguns cientistas acham que o próprio tempo pode ter começado junto com o universo. Se for assim, perguntar o que aconteceu “antes” do começo seria como perguntar o que fica ao norte do ponto mais ao norte. Esse não é um pensamento novo. Há mais de mil anos, alguns pensadores já sugeriam que o tempo podia ter começado junto com o mundo, e não ser algo que existisse por si só antes dele.

Outros cientistas exploraram a ideia de que o nosso universo surgiu de algo anterior, talvez uma fase anterior ou um todo maior. Algumas versões da inflação e de outras teorias sugerem que poderia haver muitos universos, cada um com o seu próprio começo. Essas ideias são interessantes, e algumas foram trabalhadas com cuidado na matemática. Mas, até agora, não há nenhuma observação que mostre que alguma delas é verdadeira. São possibilidades a explorar, não descobertas.

Muita gente acha isso incômodo no começo. Gostamos de histórias que começam com “era uma vez” e sabem o que veio antes. Mas há um tipo de honestidade em dizer “ainda não sabemos” que merece respeito. Cada capítulo deste livro começou com coisas que um dia foram desconhecidas: a distância das galáxias, o crescimento do espaço, a luz mais antiga. Cada uma dessas perguntas foi respondida com trabalho paciente. Talvez algumas das perguntas de hoje também sejam respondidas, por pessoas que hoje são crianças ou por pessoas que ainda nem nasceram.

Uma mensagem escrita à noite

Os números na tela continuavam calmos. O experimento estava se comportando bem. Pouco antes de terminar o turno de vigia, o solo disse a Noor que ela podia voltar a dormir. Ela agradeceu, flutuou até a janela uma última vez e olhou para as estrelas acima da Terra escura.

Depois escreveu para Sami. “Estou acordada no mesmo horário que você esta noite”, começou ela. “A sua pergunta não tem uma resposta completa. Conseguimos ver cerca de 46 bilhões de anos-luz em todas as direções, porque o espaço se esticou enquanto a luz viajava. Além disso, provavelmente há mais universo, mas ninguém sabe quanto. E ninguém sabe o que havia antes do começo, nem se houve um antes. Dirija com cuidado. Nós dois estamos trabalhando no escuro esta noite.”

Sami leu a mensagem alguns minutos depois, estacionado à beira de uma estrada vazia. Olhou para cima pelo para-brisa. “Então nós dois estamos olhando para o mesmo desconhecido”, respondeu ele. “Boa noite, irmã. Ou bom dia. Aí em cima eu nunca sei.”

Noor voltou a se fechar no saco de dormir quando o turno de vigia terminou. A estação continuava em silêncio. Tomás dormia na cabine dele, e Ade dormia na dele. Dali a algumas horas, as luzes ficariam mais fortes, os alarmes dos outros tocariam, e o dia de trabalho começaria de novo. Por enquanto, ela fechou os olhos com as perguntas ainda em aberto e descobriu que não se importava.

Se você está lendo isto tarde, depois de um turno longo ou de um dia longo, talvez também esteja acordado enquanto a maioria das pessoas dorme. A noite pode tornar as grandes perguntas pesadas. Mas elas também podem parecer uma companhia. Sob o mesmo céu, as pessoas vêm perguntando onde fica a borda e o que veio antes há milhares de anos. Esta noite, você é uma delas.

Equívocos comuns

Muita gente pensa que o universo tem uma borda, como uma parede no fim de uma sala, e que além da parede existe espaço vazio ou nada. Mas nenhuma observação jamais mostrou uma borda assim. A borda do universo observável é um horizonte, o limite da nossa vista, e não o fim do universo. Não se conhece nenhum lugar onde as galáxias param e começa uma parede. Até onde sabemos, o universo não tem uma borda desse tipo.

Muita gente também pensa que, como o universo tem cerca de 13,8 bilhões de anos, só conseguimos ver até 13,8 bilhões de anos-luz de distância. Isso parece lógico, e seria verdade se o espaço não estivesse se esticando. Mas, como o espaço se esticou enquanto a luz viajava, os lugares de onde partiu a luz mais distante estão agora muito mais longe. É por isso que a borda do universo observável está agora a cerca de 46 bilhões de anos-luz em todas as direções, embora nenhuma luz tenha viajado por mais de cerca de 13,8 bilhões de anos.

Por fim, algumas pessoas acham que a ciência mostrou que existem muitos universos. Talvez você já tenha visto essa ideia em filmes ou artigos, às vezes apresentada como se fosse um fato conhecido. Na realidade, as ideias sobre muitos universos são possibilidades que surgem de algumas teorias. Elas não foram observadas e, no momento, não há nenhuma evidência que mostre que outros universos existem. Continuam sendo especulação, interessante, mas não comprovada. A próxima noite é a última da estadia de Noor, e vamos olhar para trás, para a história inteira, desde o começo até o céu da noite acima da sua própria casa.