O tamanho do Universo - Intro

Sabe aquela história da formiguinha que deve ver um humano e achar que é um Deus? Isso passa pela cabeça de toda criança um dia e às vezes vai além. Eu, por exemplo, já deixei de ser criança há um tempo, mas esse assunto ainda me consome a curiosidade.

Não o que pensam as formigas, ou se elas pensam, mas sim o tamanho de algumas coisas, mais precisamente: como somos pequenos frente ao universo. Por causa disso, há tempos, venho pensando sobre e tentando bolar algo que seja agradável de ler. Algo que não seja raso ao ponto de não passar informação nenhuma, nem algo que seja incompreensível por ter números, zeros e nomes estranhos.

O medo em falar e escrever sobre isso de forma prazerosa é real, afinal, nem todo mundo é um Carl Sagan que consegue deixar a física e astronomia palatáveis para qualquer um, mas prometo que vou tentar com afinco. observe:

Para conseguir isso pensei em distribuir este textão em 4 partes e assim não ficar chato pra ninguém: uma introdução e 3 textos comparativos onde vamos ver algumas escalas e descobrir como somos gigantes - para as formiguinhas - ou inexistentes - para um supercluster.

Parte 1: O tamanho do universo - escala microscópica

Feitas as explicações necessárias, comecemos a introdução. Espero que goste do assunto e faça a mesma cara de apavoramento que eu faço toda vez que leio sobre.

O espaço é grande mesmo?

Você ainda se lembra de uma das primeiras aulas de ciência da sua vida? Quando a professora falou sobre o átomo, sobre ele ser a menor coisa que existe, que ele foi descoberto pelos gregos e que por isso tem esse nome: átomo pode ser traduzido como "não cortar". Lembra disso?

Até aí tudo bem, na verdade mais do que isso. Chega a ser genial e assustador que os indianos soubessem disso há quase 3 mil anos. Sim, antes dos gregos o pessoal que habitava a região atual da Índia e China já conversava sobre uma teoria (que hoje chamamos de atomismo) que versava sobre a menor parte das coisas, uma parte universal, o menor ponto de decomposição de uma pedra, de um osso, do ferro, etc. 

O problema é que o pessoal da escola não quis nos passar todas as informações. Por exemplo: O próton. Por mais que nos esforcemos nunca vamos conseguir captar o quão pequeno é um próton, uma das partículas que está dentro do átomo, mais precisamente, dentro do seu núcleo (junto com o nêutron).

Mas ele não era indivisível e a menor parte do esquema todo? Pois é.

Agora imagine, se for possível, que naquele livro que você tá lendo, no ponto final impresso no papel caberia cerca de 500 bilhões de prótons. 500 BILHÕES DE PRÓTONS. Sabe o quanto é isso? Imagine que ao invés de prótons temos 500 bilhões de segundos. Isso daria mais de 500 milhões de anos.

Já viu que é pequeno? Agora pense que os prótons também são compostos de alguma coisa, alguma coisa menor, afinal eles têm de ser feitos de algo, eles não podem apenas "existir": e este é um trabalho para os quarks. Daí você imagina que estes sejam as menores "coisas", certo? Errado de novo. Neste momento têm milhares de neutrinos viajando pelo universo e atravessando o seu corpo.

E sim, os neutrinos já foram captados por cientistas japoneses e comprovados. Aliás, qualquer pessoa com um posso gigantesco, 50 mil toneladas d’água e 11.200 tubos fotomultiplicadores pode fazer o mesmo.

Funcionários fazem reparos no Super-Kamiokande

Chegamos na menor coisa do universo? Talvez sim, talvez não. Isso porque ainda pode existir a espuma quântica e as Cordas - que os cientistas imaginam ter menos da metade do tamanho de um próton. Por enquanto os cientistas só imaginam mesmo, pois estes dois últimos conceitos não passam de teorias, ou seja, nunca foram comprovados. Mas, só lembrando que os neutrinos, um dia, também não passavam de uma teoria maluca e hoje estão por aí, bem felizes.

Conseguiu imaginar algo com menos da metade do tamanho de um próton? Então prepare-se para o próximo dado. Vai ser difícil, mas com muita imaginação se chaga lá. Pegue esse mesmo próton minúsculo que cabe mais de 500 bilhões de vezes naquela bolinha sobre a letra "i" e comprima-o, esprema-o, achate-o até chegar a 1 bilionésimo de seu tamanho. Sabe o que é isso? É o ponto inicial para criar um universo - ou ao menos um universo inflacionário tipo o nosso.

Esse ponto que você está tentando imaginar agora mesmo chama-se "singularidade" e é a partir dele que virá tudo o que existe à sua volta, que já existiu, que já descobrimos e ainda estamos por descobrir. Fora dessa singularidade não existe nada, mas nada mesmo, nem sequer o tempo ou o espaço vazio, afinal, o Big Bang ainda não aconteceu. E como sabemos, antes do Big Bang dele não havia nada.

Mas não se preocupe, tão logo ele explodir boa parte de tudo já estará pronto. Em menos de 1 minuto (agora já temos tempo, aeeee) já estará formado 1.6 milhão de bilhões de quilômetros de diâmetro e sempre aumentando em uma velocidade incompreensível.

Aqui um grande parêntesis é necessário. Embora o assunto do post seja sobre as escalas em tamanho físico, as escalas de tempo também são chocantes. Segundo a teoria da Inflação, o Big Bang não foi uma explosão como acreditamos normalmente, mas sim um rápido inchaço da singularidade, tão rápido que deu no que deu. Esse inchaço foi suficiente para a cada 10^-34 ( que é aquela velha notação científica, ou seja 34 zeros antes do 1, ou ainda 0,0000000000000000000000000000000001 segundo) o universo dobrasse de tamanho.

E assim, em 1 décimo milionésimo de trilionésimo de trilionésimo de trilionésimo de segundo, surgiu a gravidade, depois o eletromagnetismo, etc. Bom, após tanta inflação e movimentação vai estar quente certo? Mas não se preocupe. É normal. Quando se faz um universo o calor é necessário.  Cerca de 10 bilhões de graus serão suficientes para começar as reações que vão criar os primeiros elementos - os mais leves - como hidrogênio e hélio. 

Mas e hoje o universo ainda está em expansão? Sim, e olha que, segundo os cálculos, o Big Bang aconteceu há 13.7 bilhões de anos. E há tanto tempo se expandindo a uma taxa inimaginável é complicado saber o real tamanho do universo. Aliás, nós nem mesmo temos como saber isso, sabe por quê? Porque a luz teve """"apenas""" 13.7 bilhões de anos para se aprofundar no universo e nós só podemos enxergar até onde ela foi, depois dela é só escuridão total. E para confundir ainda mais, o que vemos hoje no limite do nosso universo visível é uma imagem que aconteceu 13.7 bilhões de anos atrás, ou seja, de lá para cá, o local que vemos do espaço já mudou, e muito.

Mas só porque não vemos o universo em sua totalidade não quer dizer que não vemos bastante coisa. Hoje, nosso universo visível é de 1,6 milhão de milhões de milhões de milhões de quilômetros de diâmetro (ou seja, 1 600 000 000 000 000 000 000 000). Dá pra colocar muita coisa aí pra dentro.

Por exemplo: o "planeta anão" Plutão, tão pequeno que se fosse colocado sobre o Brasil não cobriria nem metade do nosso país. Enquanto o sol é responsável por 99,86% da massa do nosso Sistema Solar e possui uma massa 332.900 planetas Terra, o anãozinho Plutão tem 1% da massa da Terra. Ahh, e não confundir massa (o que podemos chamar genericamente de peso) com volume (tamanho), ok? Embora na maioria das vezes a lógica seja verdadeira, nem sempre os de maior tamanho são os mais pesados, principalmente quando falamos em estrelas. Você verá isso nos próximos posts. E agora falando em tamanho, até a nossa lua é maior do que Plutão (ao todo, 7 luas do nosso sistema são maiores que o planetinha).

E agora, para trazermos a discussão para algo mais palpável e imaginável pensemos naquela representação do Sistema Solar que aprendemos na escola. Lá vem o sol na ponta esquerda e então planeta após planeta à sua direita: Mercúrio, Vênus, Terra, Marte, Júpiter, Saturno, Urano, Netuno e Plutão.

O problema é que quem resolveu fazer esse desenho nem de longe pensou em respeitar qualquer lei de proporcionalidade. Reparou bem no desenho acima? Nele os planetas são colocados grudadinhos nos demais, mas se pensarmos um pouquinho olha o problema que vai dar:

Netuno está logo ali depois de Júpiter, na verdade tem a mesma distância entre qualquer um dos representados. O problema é que entre Netuno e Júpiter há uma distância considerável. Netuno está para lá de Júpiter mais de 5 vezes a distância que nós estamos do próprio Júpiter. Agora veja a nossa distância pra Júpiter. Viu? A matemática não fecha. Netuno está tão longe do seu vizinho que recebe apenas 3% da luz solar que o mesmo recebe. Agora imagine o distante e anãozinho Plutão. Vendo por esse lado não espanta que ele seja composto quase totalmente de gelo. Aliás, se você estiver em Plutão um dia, tente localizar o sol e verá que irá falhar miseravelmente, pois nessa distância (míseros 5.913.520.000 de quilômetros) ele será uma cabeça de alfinete no céu mal iluminado desse planetinha.

Mas e como poderíamos fazer para colocar o Sistema Solar em escala? Aí que está, não poderíamos. Mesmo que pegássemos nessa nossa representação em escala e diminuíssemos nosso planeta Terra ao tamanho de uma ervilha, Júpiter teria que ser colocado a 300 metros e Plutão a 2.5 quilômetros de distância. Ahh, e claro, Plutão teria o tamanho de uma bactéria e Júpiter, que tem mais de 1.300 vezes o tamanho de nosso planeta, seria algo como uma esfera de mais de 6 metros de diâmetro (desculpem, não consegui achar nada pra ilustrar aqui). Seguindo nessa escala real do universo onde a Terra é uma ervilha, a estrela Próxima Centauro, que tem esse nome por ser a mais próxima de nós, estaria a quase 16 MIL quilômetros da ervilhinha. Isso que dá ela estar a mais de 4,243 anos-luz de distância, ou em outras palavras, mais de 100 milhões de vezes a distância da Lua para a Terra. E olha que eu nem disse que entre a Lua e a Terra caberiam todos os demais planetas do Sistema Solar com folga (sobrariam mais de 8 mil km). Bem, agora eu disse.

Proxima Centauri fotografada pelo Hubble

E se você não tá entendendo o que é 1 ano luz, mete o dedo no box aqui do lado, pois ele vai ser bastante usado daqui pra frente.

16 mil quilômetros. Em qual livro escolar poderíamos imprimir isso? Pois é. Este é o motivo dos livros não estarem em escala. Mas é claro que poderíamos diminuir ainda mais as coisas pra "tentar fazer caber". Se encolhermos Júpiter ao tamanho de um ponto final de frase a estrela estaria a cerca de 10 metros na escala. Precisaríamos de um livro no estilo daqueles mapas de viagem que vinham todos dobrados e depois ficavam grandões. O inconveniente desse mapão do Sistem Solar é que, fora Saturno que apareceria como um pequenino borrão, nenhum outro planeta seria visível. Plutão, nessa escala, não passaria de uma molécula (um agrupamento de átomos. A molécula de água tem 2 átomos de hidrogênio e 1 de oxigênio, por exemplo).

E para fechar esse post introdutório que já está se alongando demais, apenas mais uma coisinha: Vamos tentar compreender o tamanho do nosso universo. Embora ele seja um lugar tão gigante que não possamos imaginar, e muitíssimo "povoado" por planetas, estrelas e cometas, ainda assim sobra um vazio enorme. E quando falo povoado é povoado mesmo, viu?

Somente a nossa Via Láctea tem entre 200 e 400 bilhões de estrelas. Note que essas estrelas estão em APENAS 1 galáxia. Já em galáxias temos - por baixo - 100 bilhões delas. Agora é só fazer uma multiplicaçãozinha e vamos ver que temos no universo visível algo entre 10²² e 10²⁴ (não me arrisco a ler esse número, mas segundo cientistas é algo como 10 mil estrelas para cada grão de areia no planeta Terra). Falando em Via Láctea, se naquele mesmo esquema de escala reduzissemos o Sol ao tamanho de um glóbulo branco (não esqueça que o sol tem mais de 330 mil vezes o tamanho do planeta que a gente mora), a nossa galáxia teria aproximadamente o tamanho dos Estados Unidos, o 4 maior país do nosso querido planeta.

Cada um desses pontos é uma galáxia. Dentro de cada uma tem bilhares de estrelas e planetas

De todas essas estrelas - segundo s Equação de Drake - podemos inferir que algo entre 5% a 20% delas sejam parecidas com nosso sol em quesitos como energia, luminosidade, temperatura, combustível, tamanho, etc. Indo pela teoria mais modesta, os míseros 5% daquele número enorme de estrelas, teremos um total 500 quintilhões de possíveis sóis, 500 000 000 000 000 000 000, o mesmo que 50^19, ou 500 bilhões de bilhões. Escolha o nome que mais lhe agradar.

Já vimos que temos muitas galáxias, dentro delas muitas estrelas, uma quantidade gigantesca das quais podem ser sóis, portanto, só falta saber o que podemos ter de planetas universo afora. Segundo o mítico Carl Sagan deve ser algo perto de 10 bilhões de trilhões. Consegue imaginar isso? Conte até 1 trilhão. Agora repita a contagem de novo. Depois outra vez, até contar até 1 trilhão por 10 bilhões de vezes seguidas. É muita coisa. Muita coisa mesmo, mas olha esse último dado: Ele disse ainda que se você fosse inserido em um ponto aleatório do espaço as chances de estarmos em um planeta ou perto dele seriam menores do que 1 em 1 bilhão de trilhões de trilhões, ou menores do que 1³³.

É amigos...Bom, depois dessa introdução que se alongou um pouquinho além do esperado espero que você tenha ficado tão espantado quanto eu a cada vez que releio um dado desses e, mais ainda, tenha ficado curioso para conferir as próximas partes desse texto. Assim sendo, nos vemos em breve o/

P.S. Se alguém quiser saber das fontes, vá direto em Carl Sagan, Bill Bryson e Neil deGrasse Fucking Tyson.