Deus e os Astrônomos

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<p>^</p><p>'</p><p>DEUS</p><p>E O</p><p>ASTRÔNOMOS</p><p>DEUS</p><p>E O</p><p>ASTRÔNOMOS</p><p>Robert Jastrow</p><p>W.W. NORTON & COMPANHIA, INC</p><p>NOVA IORQUE. LONDRES</p><p>Copyright (£) 1978 por Reader's Library, Inc.</p><p>Publicado simultaneamente no Canadá por George J. McLeod,</p><p>Limitada, Toronto. Impresso nos Estados Unidos da América</p><p>Todos os direitos reservados</p><p>Catalogação da Biblioteca do Congresso em Dados de Publicação</p><p>1. Astronomia - obras populares.</p><p>L Título</p><p>QB44.2.J</p><p>ISBN 0-393-01187-9 (em inglês)</p><p>78 79 80 81 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1</p><p>Conteúdo</p><p>1</p><p>.</p><p>No começo 1</p><p>1</p><p>Ilustrações 18-21</p><p>2</p><p>Slipher, de Sitter e Einstein 2 3</p><p>Ilustrações 30-39</p><p>3. Hubble e Humason 41</p><p>Ilustrações 50-59</p><p>Duas biografias 62-83</p><p>4. A Lei do Universo em Expansão 8 5</p><p>Galáxias e estrelas em cores 97- 1 04</p><p>5. O Nascimento e a Morte das Estrelas 105</p><p>6. O Rehgion da Ciência 111</p><p>Epílogo 117</p><p>Suplemento: O Primeiro Bilhão de Anos 1 24</p><p>DEUS</p><p>E O</p><p>ASTRÔNOMOS</p><p>No começo</p><p>QUANDO UM ASTRÔNOMO escreve sobre Deus,</p><p>seus colegas presumem que ele está no topo da colina</p><p>ou enlouquecendo. No meu caso, deve ser entendido</p><p>desde o início que sou agnóstico em assuntos religiosos.</p><p>No entanto, sou fascinado por alguns desenvolvimentos estranhos</p><p>acontecendo na astronomia - em parte porque</p><p>de suas implicações religiosas e em parte por causa de</p><p>as reações peculiares de meus colegas.</p><p>A essência dos estranhos desenvolvimentos é que</p><p>o Universo teve, em certo sentido, um começo - que</p><p>começou em um determinado momento no tempo e sob circunstâncias</p><p>que parecem torná-lo impossível - não apenas</p><p>agora, mas sempre - para descobrir que força ou forças</p><p>11</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>trouxe o mundo à existência naquele momento. Foi</p><p>como diz a Bíblia, que</p><p>"Tu, Senhor, no princípio puseste o</p><p>fundamentos da terra, e o</p><p>Os céus são obra das tuas mãos?</p><p>"</p><p>Nenhum cientista pode responder a essa pergunta; nós nunca podemos</p><p>dizer se o Primeiro Motor desejou que o mundo se tornasse</p><p>ou o agente criativo era um dos familiares</p><p>forças da física; para a evidência astronômica</p><p>prova que o Universo foi criado vinte bilhões</p><p>anos atrás, em uma explosão de fogo, e no</p><p>calor escaldante daquele primeiro momento, todas as evidências</p><p>necessário para um estudo científico da causa da grande</p><p>explosão foi derretida e destruída.</p><p>Este é o ponto crucial da nova história de Gênesis. Tem</p><p>é conhecida há anos como a teoria do "Big Bang", e</p><p>compartilhou os holofotes com outras teorias, especialmente</p><p>a cosmologia do estado estacionário; mas evidências adversas</p><p>levou ao abandono da teoria do estado estacionário</p><p>por quase todos, deixando a teoria do Big Bang</p><p>exposto como a única explicação adequada dos fatos.</p><p>O quadro científico geral que leva ao Grande</p><p>12</p><p>NO COMEÇO</p><p>A teoria do estrondo é bem conhecida. Estamos cientes há muito tempo</p><p>cinquenta anos que temos em um Universo em expansão, em</p><p>que todas as galáxias ao nosso redor estão se afastando</p><p>de nós e uns dos outros em velocidades enormes. O</p><p>O universo está explodindo diante de nossos olhos, como se estivéssemos</p><p>testemunhando as consequências de uma explosão gigantesca. Se</p><p>refazemos os movimentos das galáxias que se movem para fora</p><p>para trás no tempo, descobrimos que todos eles vêm</p><p>juntos, por assim dizer, quinze ou vinte bilhões de anos</p><p>atrás.' ^</p><p>Naquela época, toda a matéria do Universo era</p><p>embalado em uma massa densa, a temperaturas de muitos</p><p>trilhões de graus. O brilho deslumbrante da radiação</p><p>neste Universo denso e quente deve ter sido</p><p>além da descrição. A imagem sugere a explosão</p><p>de uma bomba de hidrogênio cósmico. O instante em</p><p>que a bomba cósmica explodiu marcou o nascimento</p><p>do Universo.</p><p>* O momento exato em que isso aconteceu é incerto</p><p>por vários bilhões de anos. Por causa dessa incerteza, eu tenho</p><p>escolheu vinte bilhões de anos, um número redondo, como a idade</p><p>do Universo. O ponto importante não é precisamente quando</p><p>explosão cósmica ocorreu, mas que ocorreu em um</p><p>instante nitidamente definido alguns bilhões de anos atrás.</p><p>13</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>Agora vemos como a evidência astronômica leva</p><p>a uma visão bíblica da origem do mundo. Os detalhes</p><p>diferem, mas os elementos essenciais no astronômico</p><p>e os relatos bíblicos de Gênesis são os mesmos:</p><p>A cadeia de eventos que levou ao homem começou de repente</p><p>e nitidamente em um momento definido no tempo, em um</p><p>flash de luz e energia.</p><p>Alguns cientistas estão descontentes com a ideia de que o</p><p>mundo começou dessa maneira. Até recentemente, muitos dos meus</p><p>colegas preferiram a teoria do estado estacionário, que</p><p>sustenta que o Universo não teve começo e é eterno.</p><p>Mas as evidências mais recentes tornam isso quase certo</p><p>que o Big Bang realmente ocorreu muitos milhões de</p><p>Anos. Em 1965, Arno Penzias e Robert Wilson</p><p>dos Laboratórios Bell descobriu que a Terra é</p><p>banhado por um fraco brilho de radiação proveniente de</p><p>todas as direções nos céus. As medições</p><p>mostrou que a própria Terra não poderia ser a origem de</p><p>essa radiação, nem a radiação poderia vir do</p><p>direção da lua, do sol ou de qualquer outro</p><p>objeto no céu. Todo o Universo parecia</p><p>ser a fonte.</p><p>Os dois físicos ficaram intrigados com sua descoberta.</p><p>Eles não estavam pensando na origem do</p><p>14</p><p>NO COMEÇO</p><p>Universo, e eles não perceberam que tinham</p><p>tropeçou na resposta para um dos mistérios cósmicos.</p><p>Cientistas que acreditavam na teoria do</p><p>O Big Bang há muito afirmava que o Universo deve</p><p>assemelhavam-se a uma bola de fogo incandescente logo no primeiro</p><p>momentos após o Big Bang ocorrer. Gradualmente</p><p>à medida que o Universo se expandia e esfriava, a bola de fogo</p><p>teria se tornado menos brilhante, mas sua radiação</p><p>nunca teria desaparecido completamente. Foi o</p><p>brilho difuso dessa radiação antiga, que remonta a</p><p>o nascimento do Universo, que Penzias e Wilson</p><p>aparentemente descoberto.*</p><p>Nenhuma explicação além do Big Bang foi</p><p>encontrado para a radiação bola de fogo. O argumento decisivo, que</p><p>convenceu quase o último duvidoso Thomas, é</p><p>que a radiação descoberta por Penzias e Wilson</p><p>tem exatamente o padrão de comprimentos de onda esperados para</p><p>a luz e o calor produzidos em uma grande explosão. Apoiantes</p><p>da teoria do estado estacionário tentaram desesperadamente</p><p>para encontrar uma explicação alternativa, mas eles têm</p><p>* Ralph Alpher e Robert Herman previram a bola de fogo</p><p>radiação em 1948, mas ninguém prestou atenção à sua previsão.</p><p>Eles estavam à frente de seu tempo.</p><p>15</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>Falhou. Atualmente, a teoria do Big Bang tem</p><p>sem concorrentes.</p><p>Os teólogos geralmente estão encantados com o</p><p>prova de que o Universo teve um começo, mas os astrônomos</p><p>estão curiosamente chateados. Suas reações fornecem</p><p>uma demonstração interessante da resposta do</p><p>mente científica - supostamente uma mente muito objetiva</p><p>- quando as evidências descobertas pela própria ciência levam a</p><p>um conflito com os artigos de fé em nossa profissão.</p><p>Acontece que o cientista se comporta da maneira como o</p><p>resto de nós fazemos quando nossas crenças estão em conflito com o</p><p>evidência. Ficamos irritados, fingimos o conflito</p><p>não existe, ou nós o encobrimos com</p><p>Frases.</p><p>16</p><p>!eu</p><p>ALPHER E HERMAN. Ralph Alpher abaixo à esquerda e</p><p>Robert Herman abaixo à direita previu a existência do</p><p>bola de fogo cósmica em 1948, enquanto trabalhavam com George</p><p>Gamow oposto na teoria do "Big Bang" da criação do</p><p>Elementos.</p><p>Alpher e Herman calcularam que, quando o Universo era</p><p>jovem era muito quente e cheio de um intenso brilho de radiação</p><p>que ainda deve ser visível hoje de forma enfraquecida. Se este cósmico</p><p>radiação de bola de fogo pudesse ser detectada, provaria que o</p><p>O universo começou em uma explosão.</p><p>Ralph Alpher à esquerda e Robert Herman</p><p>Instrumentos sensíveis, adequados para detectar o remanescente do</p><p>bola de fogo cósmica, já existia como resultado do trabalho de radar no mundo</p><p>Segunda Guerra Mundial, mas os cientistas familiarizados com esses instrumentos também não</p><p>conhecer o trabalho de Alpher e Herman, ou não o levou</p><p>seriamente. Herman disse recentemente: "Não havia dúvida em nosso</p><p>mentes que tivemos um resultado muito interessante, mas a reação do</p><p>a comunidade astronômica variou de cética a hostil."</p><p>Mais tarde, quando a descoberta da radiação da bola de fogo acabou por</p><p>ser um dos grandes eventos científicos</p><p>externo do primordial</p><p>explosão e a força interior da gravidade,</p><p>ficar momentaneamente em repouso; mas após o mais breve instante,</p><p>sempre atraídos pela gravidade, eles começam</p><p>para se moverem um em direção ao outro. Lentamente no início,</p><p>e então, com impulso crescente, o Universo</p><p>desmorona sob a força implacável da gravidade. Em breve</p><p>as galáxias do Cosmos correm uma em direção à outra</p><p>com um movimento para dentro tão violento quanto o para fora</p><p>movimento de sua expansão quando o Universo explodiu</p><p>antes. Depois de um tempo suficiente, eles entram em</p><p>contato; seus gases se misturam; seus átomos são aquecidos por</p><p>compressão; e o Universo volta ao calor</p><p>caos do qual emergiram muitos bilhões de</p><p>Anos.</p><p>118</p><p>EPÍLOGO</p><p>E depois disso? Ninguém sabe. Alguns astrônomos</p><p>dizer que o Universo nunca sairá deste colapso</p><p>estado. Outros especulam que o Universo irá</p><p>rebote do colapso em uma nova explosão, e</p><p>vivam um novo momento da Criação. Segundo</p><p>para esta visão, nosso Universo será derretido e</p><p>refeito no caldeirão da segunda Criação. Ele vai</p><p>tornar-se um mundo inteiramente novo, no qual nenhum vestígio de</p><p>o Universo existente permanece.</p><p>No mundo renascido, mais uma vez os materiais quentes e densos</p><p>se expandirá rapidamente para fora em uma bola de fogo cósmica.</p><p>Mais tarde, a gravidade retardará a expansão e</p><p>transformá-lo em um colapso, seguido por ainda outra Criação;</p><p>e depois disso, outro período de expansão,</p><p>e outro colapso</p><p>Esta teoria prevê um Cosmos que oscila para sempre,</p><p>passando por um número infinito de momentos</p><p>da criação em um ciclo interminável de nascimento, morte</p><p>e renascimento. Ele une as evidências científicas para um</p><p>momento explosivo de criação com o conceito de um</p><p>Universo eterno. Também tem a vantagem de ser</p><p>capaz de responder à pergunta: O que precedeu o</p><p>explosão?</p><p>A resposta oferecida pela teoria oscilante é</p><p>119</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>que antes da explosão o Universo estava em um</p><p>estado de densidade e temperatura crescentes. Como o</p><p>Universo se aproximou de sua compressão máxima, todos os</p><p>os elementos complexos que foram feitos dentro</p><p>estrelas durante o ciclo anterior foram derretidas,</p><p>por assim dizer, no hidrogênio básico do qual</p><p>eles haviam sido originalmente fabricados. No momento</p><p>de compressão máxima, explosão de ânteia*</p><p>ocorreu e o Universo nasceu de novo.</p><p>Como pode esta teoria de um Universo Oscilante</p><p>ser testado? A resposta é direta. Se a densidade</p><p>matéria no Universo é suficientemente grande, a</p><p>atração gravitacional das diferentes partes do</p><p>Universo um no outro será forte o suficiente para</p><p>interrompa a expansão e reverta-a para começar</p><p>uma contração renovada.^ Ou seja, o Universo</p><p>estará em um estado oscilante. Por outro lado, se</p><p>a densidade da matéria no Universo não é grande, a</p><p>força da gravidade não será suficiente para deter a expansão,</p><p>e o Universo continuará a se expandir</p><p>* Uma alta densidade significa que, em média, as partículas no</p><p>são relativamente próximos uns dos outros e, portanto,</p><p>sua atração gravitacional mútua é forte.</p><p>120</p><p>EPÍLOGO</p><p>indefinidamente no futuro, conforme previsto pelo Big-</p><p>Teoria do estrondo.</p><p>Em outras palavras, a densidade da matéria no Universo</p><p>é um fator crítico na decisão entre os dois</p><p>cosmologias. Qual é a densidade crítica da matéria</p><p>Necessário para desacelerar e reverter a expansão? Um</p><p>mostra que a atual expansão do</p><p>O universo será interrompido se a densidade média da matéria</p><p>no Universo corresponde a pelo menos um hidrogênio</p><p>átomo em um volume de 1 pé cúbico.</p><p>Como esse valor limite da densidade se compara</p><p>com a densidade observada da matéria no Universo?</p><p>A matéria cuja densidade pode ser mais facilmente</p><p>estimado é o que está presente nas galáxias em um</p><p>forma visível, como estrelas luminosas e concentrações densas</p><p>de gás. Se fôssemos manchar a matéria visível</p><p>nas galáxias em uma distribuição uniforme que preenche</p><p>todo o Universo, a densidade deste</p><p>A distribuição da matéria seria muito pequena por um fator</p><p>de 1000 para interromper a expansão.</p><p>Como a energia é equivalente à matéria pela</p><p>teoria da relatividade, devemos acrescentar à figura acima</p><p>a contribuição de vários tipos de energia radiante</p><p>no Universo, como a luz das estrelas e a prípria</p><p>121</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>radiação de bola de fogo mordial. Essas formas de energia</p><p>acabam por aumentar a densidade média da matéria</p><p>em um ou dois por cento, o que não é suficiente para afetar</p><p>o resultado.</p><p>E a matéria que não é observável porque</p><p>não é luminoso? Por exemplo, este assunto poderia</p><p>existem nas galáxias na forma de gás não luminoso em</p><p>o espaço entre as estrelas, ou como estrelas mortas, ou como estrelas</p><p>de massa muito baixa e luminosidade insignificante. Poderia</p><p>também estar presente na forma de gás no espaço entre</p><p>as estrelas, ou no espaço entre as galáxias.</p><p>A matéria invisível é muito difícil de detectar, mas</p><p>seu valor pode ser estimado por um método indireto.</p><p>As galáxias geralmente são agrupadas em aglomerados, as galáxias</p><p>em um aglomerado sendo mantido unido pela força de seus</p><p>atração gravitacional mútua. Nesse cluster, o</p><p>galáxias individuais giram em torno umas das outras em um</p><p>movimento de enxameação, como abelhas em uma colmeia. Quanto mais importa</p><p>um aglomerado de galáxias contém - em qualquer forma,</p><p>ou invisível - quanto mais forte a atração de sua gravidade, e</p><p>mais rápidos os movimentos de enxame das galáxias. Se o</p><p>as velocidades das galáxias em um aglomerado podem ser medidas,</p><p>A massa total do aglomerado pode ser calculada.</p><p>Essa ideia foi aplicada a um grande aglomerado de galões</p><p>122</p><p>EPÍLOGO</p><p>eixos chamados de cluster Coma. O cluster Coma contém</p><p>11.000 galáxias - cada uma com bilhões de estrelas</p><p>—</p><p>embalado em um pequeno espaço com apenas 300.000 luzes</p><p>anos separando cada galáxia de suas vizinhas. É</p><p>uma das maiores massas organizadas do Universo.</p><p>Os resultados são surpreendentes. Com base nas propostas</p><p>das galáxias no aglomerado de Coma, a quantidade</p><p>da matéria que contém em uma forma invisível é aproximadamente</p><p>trinta vezes maior do que a quantidade presente no</p><p>forma de estrelas luminosas e outras diretamente observáveis</p><p>Objetos. No entanto, embora a densidade estimada da matéria</p><p>no Universo é grandemente aumentada como resultado de</p><p>essa determinação, ainda é mais de dez vezes demais</p><p>pequeno para trazer a expansão do Universo a um</p><p>parar.</p><p>Assim, os fatos indicam que o Universo se expandirá</p><p>eternamente. Ainda nos deparamos com pedaços de massa</p><p>aqui e ali no Universo, e um dia nós</p><p>pode encontrar a matéria que faltava, mas o consenso em</p><p>o momento é que não será encontrado. Segundo</p><p>para as evidências disponíveis, o fim virá</p><p>escuridão.</p><p>123</p><p>Suplemento: O Primeiro</p><p>Bilhões de anos</p><p>POR QUE O UNIVERSO começou em uma explosão?</p><p>Como eram as condições antes do</p><p>explosão? O Universo existia antes disso</p><p>momento? A maioria dos astrônomos se recusa a considerá-los</p><p>Perguntas. Milne escreveu: "Não podemos fazer proposições</p><p>sobre o estado das coisas [no início]; em</p><p>o ato divino da criação Deus não é observado e</p><p>sem testemunhas." Mais recentemente, James Peebles, da</p><p>Universidade de Princeton, que tornou importante</p><p>contribuições para a teoria do Universo em expansão,</p><p>disse: "Como era o Universo durante o dia</p><p>menos um, antes do big bang, não se tem ideia.</p><p>As equações se recusam a nos dizer, eu me recuso a especular.</p><p>124</p><p>SUPLEMENTO</p><p>Mas supondo que alguma força desconhecida trouxe</p><p>o Universo em ser em um ambiente quente e altamente comprimido</p><p>estado, os físicos podem prever com confiança</p><p>o que aconteceu depois. Por causa de compHcations</p><p>introduzido pelo ramo da física chamado quântico</p><p>mecânica, suas previsões não começam no</p><p>instante da explosão - momento em que a densidade</p><p>era infinito - mas apenas 10 "^^ segundos após aquele momento,</p><p>quando a densidade era finita, mas impressionante,</p><p>10^^ toneladas por polegada cúbica.^ Nesta fase, todo o Universo</p><p>que podemos ver hoje foi embalado no</p><p>espaço de um núcleo atômico. A pressão e a temperatura</p><p>também eram extremamente altos, e o Universo</p><p>era um mar de radiação ardente, do qual as partículas</p><p>emergiu apenas para recuar, desaparecendo e reaparecendo</p><p>incessantemente.</p><p>O Universo expandiu-se</p><p>rapidamente, e quando foi</p><p>um segundo de idade, a densidade caiu para a densidade</p><p>de água e a temperatura diminuiu um bilhão</p><p>Graus. Neste momento, o edifício fundamental</p><p>blocos de matéria - elétrons, prótons, nêutrons e</p><p>* Não há nomes para números tão grandes. Escrito,</p><p>preencheria duas linhas da página com zeros.</p><p>125</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>suas contrapartes de antimatéria, bem como o fantasmagórico</p><p>partículas chamadas neutrinos - condensadas a partir do</p><p>mar de radiação quente como gotículas de condensação de aço fundido</p><p>fora do vapor metálico em uma fornalha.</p><p>O Universo continuou a se expandir, e a temperatura</p><p>caiu ainda mais. Quando caiu para cerca de</p><p>10 milhões de graus, prótons e nêutrons grudados</p><p>em grupos de quatro para formar núcleos de hélio. Este</p><p>aconteceu quando o Universo tinha cerca de três minutos</p><p>velho. Os cálculos indicam que cerca de 30 por</p><p>cento do hidrogênio no Universo foi transformado</p><p>em hélio desta forma, nos primeiros três minutos</p><p>da existência do Universo.</p><p>Pode-se esperar que, após a formação do hélio,</p><p>outras substâncias seriam construídas em mais</p><p>reações nucleares, até que todos os remanescentes</p><p>elementos existiam. No entanto, os cálculos indicam</p><p>que isso não ocorra. A razão é que um</p><p>existe uma grande lacuna entre o hélio e o próximo estábulo</p><p>núcleo. No momento em que o hélio foi formado, e</p><p>O próximo passo estava prestes a começar, a temperatura</p><p>e a densidade no Universo caiu tão baixo</p><p>que a lacuna não poderia ser cruzada.</p><p>126</p><p>SUPLEMENTO</p><p>Assim, a teoria do Universo em expansão explica</p><p>para a presença de uma abundância de hidrogênio</p><p>e hehum no Universo, mas não consegue explicar</p><p>a existência de carbono, oxigênio, ferro, ouro e todo o</p><p>outros elementos químicos. Apenas a história de estelar</p><p>nascimentos e óbitos descritos no Capítulo 5 podem explicar</p><p>a presença dessas substâncias no mundo atual.</p><p>Após os primeiros três minutos, nada aconteceu</p><p>pelos próximos milhões de anos. Um brilho de radiação,</p><p>que sobrou da bola de fogo cósmica, permeou o</p><p>Universo, obscurecendo a visibilidade como uma névoa espessa. Partículas</p><p>moveu-se erraticamente através da névoa, colidindo</p><p>com outras partículas e, às vezes, com pacotes de</p><p>energia radiante.</p><p>Quando o Universo tinha cerca de um milhão de anos</p><p>velhos, os átomos apareceram pela primeira vez. Um átomo consiste em</p><p>de um elétron circulando em órbita em torno de um núcleo.</p><p>Quando o Universo era mais jovem e mais quente, qualquer</p><p>elétron capturado em uma órbita em torno de um núcleo para</p><p>um átomo foi derrubado de sua órbita quase</p><p>imediatamente, sob o impacto esmagador do violento</p><p>colisões que ocorrem em temperaturas muito altas.</p><p>Mas agora a temperatura havia caído o suficiente</p><p>127</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>PARA que a maioria dos elétrons pudesse permanecer em órbita após</p><p>eles foram capturados. A partir deste momento, muito</p><p>da matéria no Universo consistia em átomos.</p><p>Ao mesmo tempo, a névoa obscurecedora da radiação</p><p>clareou, e o Universo de repente se tornou transparente.</p><p>A razão para essa mudança foi que a luz,</p><p>que é uma forma de radiação, não pode passar</p><p>partículas eletricamente carregadas, como elétrons e</p><p>Prótons; no entanto, os átomos, que são eletricamente neutros,</p><p>não bloqueie a radiação de forma apreciável. Assim que</p><p>os elétrons no Universo se combinaram com</p><p>prótons ou outros núcleos para formar átomos, raios de luz</p><p>foram capazes de viajar grandes distâncias sem impedimentos, e</p><p>tornou-se possível ver de uma extremidade do Universo</p><p>para o outro. ^</p><p>O vazio do espaço permaneceu transparente para baixo</p><p>até os dias atuais. Este fato permitiu que os astrônomos</p><p>para ver longe no Universo, e muito para trás</p><p>Hora. Nos últimos anos, eles fotografaram quasares -</p><p>objetos semelhantes a galáxias de brilho excepcional</p><p>—</p><p>a distâncias de 1 5 bilhão de anos-luz. Quando vemos</p><p>* Claro, nenhum olho estava presente para perceber o Universo.</p><p>Nem galáxias, estrelas, planetas nem vida existiam naquela época.</p><p>128</p><p>SUPLEMENTO</p><p>esses quasares, observamos o Universo como ele era 1</p><p>5</p><p>bilhões de anos atrás, apenas alguns bilhões de anos após o</p><p>explosão cósmica inicial. Pode-se esperar que</p><p>Com um telescópio ainda maior, o astrônomo poderia</p><p>relembre os primeiros momentos da vida do</p><p>Universo. Mas agora sabemos que por causa do obscurecimento</p><p>névoa de radiação, nunca seremos capazes de ver</p><p>qualquer coisa que aconteceu no primeiro milhão de anos, deixe</p><p>sozinho nos primeiros minutos.</p><p>Voltando à história principal, com o</p><p>passagem do tempo, os materiais do Universo em expansão</p><p>resfriado e condensado em galáxias e, dentro de</p><p>as galáxias, em estrelas. As galáxias começaram a se formar</p><p>quando o Universo tinha cerca de um bilhão de anos.</p><p>A formação de estrelas provavelmente começou logo depois</p><p>a formação das primeiras galáxias. Depois de quase 20</p><p>bilhões de anos de expansão contínua, o Universo</p><p>atingiu o estado em que existe hoje.</p><p>129</p><p>Fontes</p><p>O material para a biografia de Einstein foi desenhado principalmente</p><p>dos seguintes livros: Albert Einsteiji, Criador e</p><p>Rebelde, de Banesh Hoffmann e Helen Dukas, (Nova York:</p><p>Viking Press, 1972); Eijistein, de Jeremy Bernstein, (Novo</p><p>Iorque: Viking Press, 1973); Einstein, Sua Vida e Época,</p><p>por Philipp Frank, (Nova York: Alfred A. Knopf, 1967). O</p><p>livros de Bernstein e de Hoffmann e Dukas são particularmente</p><p>relatos claros e legíveis do trabalho científico de Einstein.</p><p>As cartas de Einstein para de Sitter foram obtidas de Leiden</p><p>Observatório por cortesia do Professor H. C. Van der</p><p>Hulst. As declarações das visões religiosas de Einstein foram obtidas</p><p>de Ideas a?id Opinions, de Albert Einstein, (Nova York:</p><p>Crown Publishers, 1973). A citação na página 38 veio de</p><p>Quarenta Minutos com Einstein por AV Douglas (Jornal do</p><p>Royal Astronomical Society of Canada, volume 50, página 100,</p><p>1956). A descrição da relação de Einstein com Friedmann</p><p>no Capítulo 2 foi baseado no relato de George Gamow em sua autobiografia,</p><p>/ li} / Linha Mundial, (Nova York: Viking Press, 1970),</p><p>em uma carta de Friedmann a Einstein fornecida por meio do</p><p>cortesia de Helen Dukas do Instituto de Estudos Avançados</p><p>em Princeton, e nas publicações de Einstein no Zeitschrift fur</p><p>Physik, (volume 11, p. 326, 1922 e volume 16, p. 228, 1923).</p><p>As informações biográficas sobre o Hubble foram retiradas de um</p><p>artigo de Nicholas Mayall em Memórias Biográficas, Volume 51,</p><p>Academia Nacional de Ciências, (Nova York: Columbia Univer-</p><p>131</p><p>sity Press, 1970). As observações de Hubble sobre o trabalho de</p><p>Slipher e Humason são retirados da versão publicada de</p><p>a Palestra George Darwin, A Lei dos Desvios para o Vermelho, proferida</p><p>em 8 de maio de 195 3. Um relato completo dos desenvolvimentos que levaram</p><p>para a formulação da Lei de Hubble pode ser encontrada no</p><p>muito interessante tese de doutorado, ''A Relação Velocidade-Distância^</p><p>por Norriss Swigart Hetherington, (Departamento de História</p><p>e Filosofia da Ciência, Universidade de Indiana, 1970).</p><p>O material sobre o Hfe de Humason foi retirado parcialmente de um</p><p>artigo no Quarterly Jourjial da Royal Astronomical Society,</p><p>Volume 14, p. 235 (1973). O Dr. John Hall forneceu</p><p>informações adicionais sobre os primeiros anos de Humason em</p><p>Monte Wilson, e também sobre as circunstâncias envolvidas em</p><p>A pesquisa de Slipher sobre as nebulosas espirais.</p><p>Estou em dívida com a Sra. Theodore Smit, Willem de Sitter's</p><p>filha, pelas lembranças de sua vida familiar e de seu pai</p><p>primeiros anos na Cidade do Cabo. O restante da biografia</p><p>informações sobre de Sitter foram extraídas de Man Discovers the</p><p>Galáxias, de Richard Berendzen, Richard Hart e Daniel Seeley,</p><p>(Nova York: Science History Publications, 1976). Eu sou</p><p>também em dívida com os Drs. Ralph Alpher e Robert Herman por</p><p>informações sobre as circunstâncias de seus primeiros trabalhos.</p><p>As seguintes fontes forneceram materiais para a discussão</p><p>no Capítulo 6 e no Epílogo sobre as reações dos cientistas à</p><p>novas teorias do Universo: O Universo em Expansão, por</p><p>Arthur Eddington, (Cambridge: The University Press, 1952);</p><p>A Natureza do Mundo Físico, de Arthur Eddington,</p><p>(Cambridge: The University Press, 1953); Cosmologia Moderna</p><p>e a Ideia Cristã de Deus,</p><p>de E. A. Milne, (Oxford: The</p><p>Clarendon Press, 1952); O Começo e a Jornada do Mundo,</p><p>por Edmund Taylor Whittaker, (Londres: Humphrey Milford,</p><p>1952) ; PhilHp Morrison, transcrição do filme da BBC. O Violento</p><p>JJjiiverse; Allan Sandage, Time, 30 de dezembro de 1974; P. J. E.</p><p>Peebles, Transcrição do programa Nova, Um sussurro do espaço,</p><p>132</p><p>Créditos da imagem</p><p>Página</p><p>1</p><p>8</p><p>Cortesia de Ralph Alpher</p><p>1</p><p>9</p><p>AIP, Biblioteca Niels Bohr</p><p>2 e 2 1 Cortesia Bell Laboratories</p><p>30, top Cortesia de Frank Edmondson</p><p>3 0, fundo AIP, Biblioteca Niels Bohr</p><p>3</p><p>1</p><p>Sociedade Astronômica Americana</p><p>3 2 e 3 3 Observatório Yerkes</p><p>3 4 e 3 5 Cortesia Theodora Smit</p><p>3 7 AIP, Biblioteca Niels Bohr</p><p>3 8 Cortesia de Theodora Smit</p><p>39 Wide World Fotos</p><p>SO e 5 \ AIP, Biblioteca Niels Bohr</p><p>5 2 e 5 3 Observatório Lick</p><p>54 Cortesia de Margaret Harwood</p><p>55 Americano científico</p><p>5 6 ^72(i 5 7 Observatórios Hale</p><p>5 8 ^72J 5 9 Observatórios Mount Wilson e Palomar</p><p>6 2 Cortesia de Jay Barrie</p><p>64 ^ 72J 6 5 Biblioteca Henry E. Huntington</p><p>133</p><p>66 e 61 AIP, Biblioteca Niels Bohr</p><p>68, 69 e 70 Biblioteca Henry E. Huntington</p><p>7 2 Robert M. Gottschalk © 1 946</p><p>7 5 Os Arquivos de Einstein</p><p>7 6 Cortesia de Lotte Jacobi</p><p>7 7 AIP, Biblioteca Niels Bohr</p><p>7 8 Arquivos, Instituto de Tecnologia da Califórnia</p><p>79 AIP, Biblioteca Niels Bohr</p><p>8 e 8</p><p>1</p><p>Foto de notícias internacionais</p><p>8 2 New York Times</p><p>83 PhillippeHalsman©</p><p>89 Observatórios Hale</p><p>98 Observatórios Mount Wilson e Palomar</p><p>99 Observatório Nacional de Kitt Peak</p><p>1 00 a 1 04 e © Instituto de Agricultura da Califórnia</p><p>Tecnologia de jaqueta</p><p>134</p><p>Índice</p><p>Alpher, Ralph, 15,7 ^, 133</p><p>Adams, Walter, 61</p><p>Sociedade Astronômica Americana, 23,</p><p>31</p><p>Galáxia Andrômeda (nebulosa). 30, 52,</p><p>53,87,93</p><p>Antimatéria, 126</p><p>Átomos</p><p>em estrelas, 105-106</p><p>no Universo, 127</p><p>Agostinho, St., 112, 115</p><p>Laboratórios Bell, 14</p><p>BigBang, 12, 120</p><p>evidência para, 14-16</p><p>objeções a, 1 1 3-1 14</p><p>Estrela Cefeida, 46, 5</p><p>1</p><p>Universo em colapso, 118-119</p><p>Aglomerado de coma, 124</p><p>Explosão cósmica, 1</p><p>3</p><p>Radiação cósmica de bola de fogo</p><p>detecção de, 15,20</p><p>evidências contra a Teoria do Estado Estacionário,</p><p>110</p><p>previsão de, 18</p><p>Cosmos: Veja Universo</p><p>Densidade da matéria no Universo,</p><p>120-123</p><p>de Sitter, Eleonora Suermondt, 35</p><p>de Sitter, Willem,</p><p>correspondência com Einstein, 27-</p><p>28,38</p><p>vida de, 34-35</p><p>previsão da expansão do Universo,</p><p>24-25, 27, 36</p><p>o Universo Sitter, 36</p><p>Dukas, Helen, .? 0, 131</p><p>Terra, movimento através da galáxia,</p><p>41</p><p>Eddington, Arthur, 27, 36, 37,48, 112</p><p>Ehrenfest, Paulo, 36, 31</p><p>Einstein, Albert,</p><p>e de Sitter, 24, 27, 36, 38</p><p>vida de, 12-83</p><p>objeções à teoria da expansão</p><p>Universo, 27-28, 36, 39,</p><p>47-48,113</p><p>Universo em expansão, 1</p><p>3</p><p>Previsão de Sitter de, 24-25, 36</p><p>Lei de Hubble e, 47-48, 55, 86</p><p>objeções a, 112-114</p><p>Observação de Slipher de, 23-25, 36</p><p>Frank, Philipp, 73, 74</p><p>Friedmann, Alexandre,</p><p>e Einstein, 25-26</p><p>modelo de expansão do Universo, 48</p><p>Galáxias</p><p>aglomerados de, 122-123</p><p>movimento de expansão de, 1 3, 24</p><p>natureza de, 44</p><p>velocidades de e distâncias até, 42-47</p><p>Gamow, George, 18, 19</p><p>Grande Plano, 29</p><p>Salão, John, 23, 24, 132</p><p>Herman, Robert, \ 5, 18</p><p>135</p><p>Antena de corneta, 20, 21</p><p>Hubble, Edwin P.,</p><p>eSlipher, 24,27,41-42</p><p>vida de, 62-10</p><p>Estudos de galáxias, 41-47</p><p>Lei de Hubble, 47-48, 51, 85-86, 92</p><p>Hubble, Lúcia, 6S</p><p>Humason, Milton,</p><p>medição de velocidades de galáxias,</p><p>42-43, 54-SS</p><p>Hidrogénio</p><p>abundância no Cosmos, 105, 110</p><p>esgotamento no Universo, 109</p><p>universo ilha: ver galáxia</p><p>Jeans, James, 45, 61-68</p><p>Kapteyn, Jacobus, 52-33</p><p>Universo Kapteyn, 32</p><p>Lemaitre, Georges, 39, 48</p><p>Lorentz, Hendrick Antoon, 36, 31</p><p>Observatório Lowell, 23, 30</p><p>Miller, John, 23</p><p>Milne, Eduardo, 112, 124, 131.</p><p>Morrison, Phillip, 112-113, 132</p><p>Observatório Mount Wilson, 41-42,</p><p>56-51, 63</p><p>Nernst, Walter, 112</p><p>Newton, Isaac, 73</p><p>Reações nucleares, 126</p><p>Universo oscilante, 119-120</p><p>Montanha Palomar, 55", 63, 113</p><p>Peebles, James, 124, 132</p><p>Penzias, Arno, 14-15, 20, 21</p><p>Quasares, 128</p><p>Desvio para o vermelho, 24, 48,</p><p>medidas de, 54-55, 87-90</p><p>Relatividade</p><p>geral, 24-25, 36,47,73</p><p>especial, 36</p><p>Sandage, Allan, 95fn., 113, 132</p><p>Slipher, Vesto Melvin,</p><p>descoberta de galáxias que se movem para fora,</p><p>23-24, 50, 31, 41</p><p>e Kapteyn, 32</p><p>e Hubble, 24, 27, 41-42</p><p>Smit, Teodora, 35, 132</p><p>Espectro, 88-89</p><p>Spinoza, 28</p><p>Galáxias espirais (nebulosa), 30, 43-45,</p><p>51, 56</p><p>Estrelas</p><p>nascimento de, 105-107</p><p>morte de, 107-109</p><p>produção de elementos em, 107</p><p>Cosmologia do estado estacionário, 14, 95 ss.,</p><p>109-110</p><p>Evidência contra, 15-16</p><p>Sol</p><p>localização na galáxia, 33, 41</p><p>Supernova, 108</p><p>Termodinâmica, Leis de, 1 1</p><p>1</p><p>Universo</p><p>idade de, 1</p><p>3</p><p>início de, 11-16</p><p>desmoronando, 118-119</p><p>de Sitter's, 36</p><p>primeiro bilhão de anos de, 124-129</p><p>universos insulares, 43, 45, 47, 51-52,</p><p>56</p><p>oscilante, 119-120</p><p>Whitehead, Alfred, 73</p><p>Whittaker, Edmund, 1 1</p><p>1</p><p>Wilson, Mount: Veja Mount Wilson</p><p>Observatório</p><p>Wilson, Robert, 14, 15, 20, 21</p><p>Observatório Yerkes, 32</p><p>136</p><p>2a 520 J316g c.2</p><p>de todos os tempos, Alpher e Herman</p><p>recebeu reconhecimento tardio e vários prêmios de aprendi</p><p>Sociedades.</p><p>18</p><p>George Gamow</p><p>19</p><p>DESCOBERTA DA BOLA DE FOGO CÓSMICA. Em 1965, Arno</p><p>Penzias abaixo à direita e Robert Wilson abaixo à esquerda fizeram um dos</p><p>maiores descobertas em 500 anos de astronomia moderna. Por acaso</p><p>eles detectaram a radiação cósmica bola de fogo que Alpher e</p><p>Herman havia previsto. A descoberta foi feita com o grande</p><p>antena de corneta visível ao fundo. O chifre, construído como um</p><p>trompete de ouvido superdimensionado, é sensível a sussurros de rádio fracos que</p><p>viajar pelo Universo.</p><p>Penzias e Wilson não estavam procurando pistas para o início</p><p>do mundo quando fizeram sua descoberta. Ao testar seus</p><p>equipamento, eles notaram uma estática inexplicável saindo de seus</p><p>receptor de rádio. Procurando sua causa, eles rastejaram para dentro do chifre</p><p>oposto e descobriu pombos empoleirados na parte traseira. Após o</p><p>Os pombos e a sua ninhada foram removidos, o ruído estático persistiu.</p><p>Aparentemente a estática não foi devido a um defeito no equipamento, mas sim</p><p>era algum tipo de radiação do espaço.</p><p>Um amigo contou a Penzias sobre uma palestra que ouvira sobre o</p><p>possibilidade de encontrar a radiação que sobrou da bola de fogo que encheu</p><p>o Universo no início de sua existência. Penzias e Wilson</p><p>perceberam que haviam detectado a bola de fogo. O resto é história científica.</p><p>1^^</p><p>Arno Penzias à direita e Robert Wilson</p><p>.,:£j^</p><p>20</p><p>Penzias à direita e Wilson dentro da buzina</p><p>21</p><p>Slipher, de Sitter e Einstein</p><p>A HISTÓRIA CIENTÍFICA da Geiiesis começa em</p><p>1913, quando Vesto Melvin Slipher - procurando</p><p>outra coisa, nem é preciso dizer - descobri que</p><p>Cerca de uma dúzia de galáxias em nossa vizinhança estavam se movendo</p><p>longe da terra em velocidades muito altas, variando até</p><p>a dois milhões de milhas por hora. A descoberta de Slipher</p><p>foi o primeiro indício de que o Universo estava se expandindo.</p><p>Slipher relatou sua descoberta extraordinária em um</p><p>reunião da American Astronomical Society em</p><p>Evanston, Illinois em 1914. John Miller, que tinha</p><p>foi professor de Slipher, esteve presente na reunião.</p><p>Em 1937, ele descreveu a cena para John Hall, agora diretor</p><p>do Observatório Lowell em Flagstaff, onde</p><p>23</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>Slipher fez sua descoberta e, recentemente, o Dr. Hall</p><p>passou a conta para mim. Slipher apresentou seu</p><p>resulta de maneira cautelosa e com grande modéstia,</p><p>Mas seus slides revelaram claramente o revelador "desvio para o vermelho",</p><p>uma mudança na cor da luz desses distantes</p><p>galáxias que indicavam, ao olho treinado, uma enorme</p><p>movimento rápido para longe da terra. "Então,"</p><p>disse o professor Miller, "algo aconteceu que eu</p><p>nunca vi antes ou depois em uma reunião científica.</p><p>Todos se levantaram e aplaudiram." Embora o</p><p>astrônomos reunidos não sabiam exatamente o que</p><p>A descoberta de Slipher significava que eles tinham um pressentimento de que</p><p>Esta descoberta deve ser de grande importância.</p><p>Uma das pessoas na platéia de Slipher era Edwin</p><p>Hubble, que, como veremos, mais tarde pegou o de Slipher</p><p>pistas e as construiu em uma nova imagem do Universo.</p><p>Enquanto isso, do outro lado do Atlântico - e</p><p>agora era tempo de guerra - Einstein publicou suas equações</p><p>da relatividade geral em 1917. Willem de Sitter,</p><p>um astrônomo holandês, encontrou uma solução para eles quase</p><p>imediatamente que previu um Universo explodindo,</p><p>em que as galáxias dos céus se moviam rapidamente</p><p>24</p><p>ESCORREGADOR</p><p>longe um do outro. Isso foi exatamente o que Slipher</p><p>tinha observado. No entanto, por causa da interrupção</p><p>de comunicações pela guerra, de Sitter provavelmente</p><p>não sabia sobre as observações de Slipher naquele momento</p><p>Hora.</p><p>Einstein não percebeu que sua teoria previa</p><p>um Universo em expansão. Mais tarde, descobriu-se que</p><p>que Einstein havia perdido ainda outro</p><p>Solução do universo para suas próprias equações. Desta vez</p><p>a descoberta foi feita por um matemático russo,</p><p>Alexandre Friedmann. Ele descobriu que Einstein tinha</p><p>cometeu um erro de estudante em álgebra que causou</p><p>ele para ignorar as soluções adicionais. Em vigor</p><p>Einstein dividiu por zero em um ponto de seus cálculos.</p><p>Isso é proibido em matemática. Assim que</p><p>Friedmann corrigiu o erro, a solução que faltava</p><p>saiu.</p><p>Como um aparte, Einstein parece ter sido bastante colocado</p><p>pela descoberta de Friedmann de seu erro, porque</p><p>em uma rara demonstração de descortesia, ele ignorou a de Friedmann</p><p>carta descrevendo a nova solução; e então,</p><p>quando Friedmann publicou seus resultados no Zeitschrift</p><p>fiir Physik em 1922, Einstein escreveu um curto</p><p>25</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>nota ao Zeitschrift chamando o resultado de Friedmann</p><p>"suspeito" e provando que Friedmann era</p><p>errado. Na verdade, a prova de Einstein estava errada.</p><p>Friedmann escreveu Einstein logo após o de Einstein</p><p>nota apareceu no Zeitschrift, apontando timidamente</p><p>que o mestre deve ter cometido outro erro.</p><p>Friedmann foi muito respeitoso em sua carta ao</p><p>cientista mundialmente famoso e claramente relutante em desafiar</p><p>ele. Todo jovem que brigou</p><p>com seu professor sênior, em grande perigo para seu trabalho,</p><p>conhece o terror que deve ter havido na vida de Friedmann</p><p>coração quando escreveu, depois de corrigir a álgebra de Einstein,</p><p>"Muito honrado professor, não hesite em</p><p>Deixe-me saber se os cálculos apresentados em</p><p>esta carta está correta.</p><p>Mas Friedmann sentiu claramente que havia descoberto</p><p>algo de grande importância, e isso deve ter</p><p>deu-lhe coragem, pois então ele continuou, consciente de</p><p>O silêncio inicial de Einstein: "Eu particularmente peço que você não</p><p>atrasar sua resposta a esta carta" e, finalmente,</p><p>mostrando os dentes, "No caso de você encontrar meus cálculos</p><p>para ser correto, . . . você talvez se submeta</p><p>uma correção."</p><p>26</p><p>ESCORREGADOR</p><p>Finalmente, Einstein reconheceu seu duplo erro</p><p>em uma carta ao Zeitschrift em 1923, na qual ele</p><p>escreveu: "Minha objeção [à carta de Friedmann]</p><p>baseou-se em um erro de cálculo. Eu considero o Sr.</p><p>Os resultados de Friedmann são corretos e esclarecedores.</p><p>Einstein aceitou a legitimidade de sua própria</p><p>Ideia.</p><p>Voltando a de Sitter, sua previsão teórica</p><p>de um Universo em expansão causou uma grande impressão</p><p>sobre astrônomos imediatamente após a Guerra Mundial</p><p>I. Pela primeira vez, eles viram o significado maior</p><p>na descoberta de Slipher das galáxias que se movem para fora.</p><p>Arthur Eddington, o astrônomo inglês,</p><p>pegou o trabalho de Sitter e fez uma grande tarefa</p><p>ela. Hubble disse mais tarde que foi principalmente o resultado de Sitter</p><p>que o influenciou a estudar</p><p>as galáxias em movimento onde Slipher havia parado.</p><p>Nessa época, sinais de irritação começaram a aparecer</p><p>entre os cientistas. Einstein foi o primeiro a</p><p>reclamar. Ele estava perturbado com a ideia de um Universo</p><p>que explode, porque implicava que o mundo</p><p>teve um começo. Em uma carta a de Sitter - descoberto</p><p>em uma caixa de discos antigos em Leiden há alguns anos</p><p>—</p><p>27</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>Einstein escreveu: "Esta circunstância [de uma expansão</p><p>Universo] me irrita", e em outra carta sobre</p><p>o Universo em expansão, "Admitir tais possibilidades</p><p>parece sem sentido."</p><p>Esta é uma linguagem curiosamente emocional para uma discussão</p><p>de algumas fórmulas matemáticas. Suponho que</p><p>a ideia de um começo no tempo irritou Einstein porque</p><p>de suas implicações teológicas. Nós sabemos que ele</p><p>sentimentos bem definidos sobre Deus, mas não como o</p><p>Criador ou o Primeiro Motor. Para Einstein, a existência</p><p>de Deus foi provado pelas leis da natureza; Isso</p><p>é, o fato de que havia ordem no Universo e</p><p>o homem poderia descobri-lo. Quando Einstein veio para Nova</p><p>York, em 1921, um rabino enviou-lhe um telegrama perguntando:</p><p>"Você acredita em Deus?" e Einstein respondeu: "Eu</p><p>acreditam no Deus de Spinoza, que se revela no</p><p>harmonia ordenada do que existe."</p><p>Voltando à história do Universo em expansão,</p><p>Slipher continuou seus trabalhos, coletando a luz</p><p>de galáxias cada vez mais distantes e medindo seus</p><p>Velocidades. Alguns astrônomos fizeram medições semelhantes</p><p>e confirmou a precisão de seus resultados, mas</p><p>na maior parte, ele trabalhou sozinho. Em 1925, ele tinha</p><p>28</p><p>ESCORREGADOR</p><p>cronometraram as velocidades de 42</p><p>galáxias. Quase todos foram</p><p>recuando da terra em alta velocidade. Essas realizações</p><p>colocou Slipher nas fileiras do</p><p>pequeno grupo de homens que, por acidente ou desígnio,</p><p>descobriu algum elemento do Grande Plano.</p><p>29</p><p>GALÁXIAS EM RECUO.</p><p>Vesto Melvin Slipher à direita</p><p>descobriu o movimento de recuo</p><p>das galáxias ao redor</p><p>1913. Sua descoberta, como muitas</p><p>grandes descobertas na ciência, foi</p><p>acidental. Slipher tinha sido</p><p>estudando a nebulosa de Andrômeda</p><p>a pedido de Percival</p><p>Lowell abaixo, diretor do</p><p>Observatório Lowell em Flagstaff.</p><p>Naquela época, o Andrômeda</p><p>nebulosa não era conhecida por</p><p>ser uma galáxia espiral, e era uma</p><p>Vesto Melvin Slipher</p><p>Lowell pensou que essa nebulosa poderia ser um sistema solar como o nosso, mas</p><p>ainda em processo de nascimento. Uma vez que um sistema solar recém-formado é</p><p>provavelmente rotativo, a primeira tarefa de Slipher foi procurar uma rotação,</p><p>ou movimento rodopiante, na galáxia de Andrômeda, ou nebulosa como era</p><p>conhecido então.</p><p>Slipher não conseguiu detectar nenhum</p><p>rotação, mas ele descobriu em vez disso</p><p>que toda a galáxia era</p><p>movendo-se em relação à Terra em um</p><p>velocidade de 700.000 milhas por</p><p>hora. No ano seguinte,</p><p>Slipher descobriu que cerca de um</p><p>dúzia de galáxias dentro da faixa</p><p>de seu telescópio estavam se movendo</p><p>rapidamente longe da terra.</p><p>Ele não percebeu que tinha</p><p>tropeçou na primeira evidência</p><p>para o Universo em expansão. Perdval Lowell</p><p>30</p><p>UM ENCONTRO HISTÓRICO. Slipher relatou o movimento rápido</p><p>das galáxias em 1914, em uma reunião do</p><p>Sociedade Astronômica em Evanston, Illinois. Quando ele terminou,</p><p>seus colegas se levantaram e o aplaudiram em uma homenagem espontânea a</p><p>a natureza extraordinária de suas descobertas.</p><p>A fotografia abaixo registra a ocasião histórica deste</p><p>reunião. Os participantes estão reunidos em frente à Engenharia</p><p>Edifício no campus da Northwestern University. Os setenta e seis</p><p>Os membros da sociedade que participaram da reunião representaram um grande</p><p>fração dos astrônomos que viviam na América naquela época. Este</p><p>fato indica a escala modesta das primeiras pesquisas astronômicas em</p><p>América.</p><p>Astrônomos na reunião de Evanston</p><p>Edwin Hubble está na primeira fila à direita, Hubble, depois um</p><p>estudante de astronomia, foi eleito membro da Sociedade em</p><p>a reunião de Evanston. Slipher está à esquerda na parte traseira (círculo), Hubble</p><p>entendeu todo o significado dos resultados de Slipher; mais tarde, ele usou</p><p>juntamente com suas próprias medidas e as de</p><p>Humason, para criar uma nova imagem do Universo.</p><p>31</p><p>O UNIVERSO KAPTEYN. Esta fotografia de um grupo de</p><p>astonômeros no Observatório Yerkes mostram Slipher, extrema direita, e</p><p>]acobus Kapteyn, voltado para a esquerda e identificável como o único de cabeça descoberta</p><p>pessoa no grupo. Kapteyn, um dos exploradores pioneiros de</p><p>a Galáxia, contava o número de estrelas visíveis em várias direções</p><p>no céu, e concluiu que nosso sistema solar deve estar em</p><p>o centro da Galáxia e pode estar no centro do Universo.</p><p>Essa ideia - conhecida como Universo Kapteyn - tornou astron-</p><p>32</p><p>omers, incluindo o próprio Kapteyn, inquietos.</p><p>Hoje sabemos que o sol está longe do centro da nossa galáxia.</p><p>Slipher encontrou o motivo do erro de Kapteyn: espessas nuvens de poeira,</p><p>À deriva no espaço interestelar, bloqueie a luz da miríade</p><p>estrelas perto do centro real da galáxia, e fazem parecer que</p><p>estamos no centro. Infelizmente, os resultados de Slipher passaram quase</p><p>despercebido, e o debate sobre o Universo centrado no sol continuou</p><p>por mais 15 anos.</p><p>33</p><p>Willem de Sitter por volta de 1898</p><p>34</p><p>ELES SENTAM. Willem de Sitter, um astrônomo holandês, interpretou um</p><p>papel fundamental na sequência de eventos que estabeleceram a expansão</p><p>Universo como um fato aceito. De Sitter nasceu no</p><p>Países Baixos em 1872, e estudou astronomia na Universidade de</p><p>Groningen sob Kapetyn. Ele recebeu seu Ph.D. grau em 1897,</p><p>e passou os dois anos seguintes na Cidade do Cabo, África do Sul, observando</p><p>estrelas do hemisfério sul. A fotografia ao lado mostra</p><p>ele quando jovem no Observatório da Cidade do Cabo.</p><p>Em 1898 de Sitter com Eleanora Suermondt na Cidade do Cabo e</p><p>casou-se com ela lá. Eles tinham dois meninos e duas meninas. Sua filha,</p><p>Theodora Smit, lembra-se dele como um pai muito bom. "Não importa</p><p>como ele estava ocupado, ele passava o domingo com a família", disse a Sra. Smit</p><p>Recorda. Ele era muito simpático e sempre ajudava as crianças com</p><p>suas aulas de matemática.</p><p>Willem e Eleanora de Sitter</p><p>De Sitter retornou a Groningen em 1899, mudou-se para Leiden em</p><p>1908, e tornou-se diretor do Observatório de Leiden em 1919.</p><p>A fotografia acima mostra os de Sitters no Observatório</p><p>jardim por volta de 1932. De Sitter morreu em Leiden em 1935.</p><p>35</p><p>TEORIA DE UM UNIVERSO EM EXPANSÃO. Embora</p><p>As medições de Slipher nas galáxias em movimento implicavam o</p><p>O universo estava se expandindo, ninguém percebeu isso imediatamente. De Sitter,</p><p>oposto, de pé à direita, fez uma descoberta teórica alguns</p><p>anos mais tarde, trouxe o conceito do Universo em expansão para</p><p>a vanguarda da atenção.</p><p>Essa história começa em 1916, quando Einstein, em frente, então em</p><p>Berlin, enviou uma cópia de seu artigo sobre as equações da relatividade geral</p><p>para de Sitter em Leiden. De Sitter estudou as equações de Einstein,</p><p>e descobriram que eles tinham uma solução para o Universo em expansão.</p><p>Einstein não gostou da solução porque implicava que o mundo</p><p>teve um começo abrupto. No entanto, muitos astrônomos ficaram intrigados</p><p>pelo "Universo de Sitter", no qual tudo se movia</p><p>longe de todo o resto, e começou a pensar em maneiras de detectar</p><p>a expansão.</p><p>Como um aparte, de Sitter também colocou em movimento a série de eventos que</p><p>catapultou Einstein para a fama mundial. Quando de Sitter recebeu o de Einstein</p><p>artigo sobre relatividade em 1916, ele o passou para Arthur Eddington,</p><p>ao lado, sentado à esquerda, um astrônomo britânico. Eddington</p><p>foi um matemático soberbo e rapidamente compreendeu a essência do</p><p>a teoria. Ele o aclamou como "uma revolução de pensamento" e começou a</p><p>trabalho para organizar a expedição eclipse que provou a validade de</p><p>As idéias de Einstein em 1919. A expedição mediu a curvatura de</p><p>luz pela gravidade - um efeito previsto pela relatividade. O dramático</p><p>a verificação da teoria de Einstein fez dele o cientista mais conhecido</p><p>no mundo.</p><p>Hendrick Antoon Lorentz, em frente, sentado à direita, era um</p><p>Físico holandês cujo trabalho forneceu grande parte da base para</p><p>que Einstein construiu a teoria da relatividade especial. Einstein considerou</p><p>Lorentz o maior cientista que ele conheceu. Ele disse sobre</p><p>Lorentz, "Ele significou mais para mim pessoalmente do que qualquer outra pessoa que eu</p><p>me conheci na minha vida."</p><p>A fotografia foi tirada em Leiden em 1923, durante uma das</p><p>visitas frequentes. Einstein geralmente ficava com Paul Ehrenfest,</p><p>oposto, ao centro, um de seus amigos mais próximos, que compartilhou sua descontraída</p><p>visão das formalidades acadêmicas.</p><p>36</p><p>Einstein de Sitter</p><p>Eddington</p><p>Ehrenfest</p><p>Lorentz</p><p>37</p><p>EINSTEIN E DE SITTER. Einstein conheceu de Sitter durante um</p><p>visita à Califórnia em 1932, e discutiu a teoria de Sitter sobre o</p><p>Universo em expansão no quadro-negro acima.</p><p>Einstein resistiu à teoria de Sitter por muitos anos depois que eles</p><p>corresponderam pela primeira vez em 1917, mas as observações de Hubble sobre as velocidades</p><p>e as distâncias das galáxias finalmente o convenceram de que a teoria</p><p>estava correto. Pouco antes de sua morte, ele disse a um visitante que ele totalmente</p><p>aceitou a ideia de "um começo".</p><p>38</p><p>EINSTEIN E LEMAITRE. Durante a estada de Einstein no</p><p>Estados Unidos, ele conheceu Georges Lemaitre acima à direita, um belga</p><p>padre que estudou astronomia com Eddington em Cambridge. Em</p><p>1927 Lemaitre descobriu uma solução de universo em expansão para</p><p>Equações da relatividade geral de Einstein. A solução de Lemaître foi</p><p>semelhante ao que Friedmann havia encontrado vários anos antes. Friedmann's</p><p>trabalho passou despercebido pelos astrônomos, mas o trabalho de Lemaître</p><p>teoria foi divulgada por Eddington e tornou-se amplamente conhecida.</p><p>39</p><p>Hubble e Humason</p><p>DEPOIS DE 1925, Slipher</p><p>abandonou o estudo do</p><p>. galáxias e voltou-se para outros problemas. Como ele</p><p>deixou o campo, Hubble e Humason entraram nele, e</p><p>começou a acompanhar seu trabalho com os grandes telescópios</p><p>no Monte Wilson. O próprio Slipher nunca havia</p><p>reaUzed a conexão entre suas medições</p><p>e o Universo em expansão; ele tinha um completamente</p><p>explicação diferente para as galáxias em movimento. ^Ainda</p><p>ele desempenhou um papel crucial. Muitos anos depois,</p><p>* Slipher acreditava que a galáxia à qual o sol pertencia</p><p>estava à deriva pelo espaço, carregando o sol e</p><p>terra com ele. De acordo com essa interpretação, o aparente</p><p>movimentos das outras galáxias eram apenas um reflexo de</p><p>nosso próprio movimento.</p><p>41</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>Hubble escreveu sobre as medições de Slipher: "O</p><p>O primeiro passo em um novo campo é o grande passo. Uma vez que é</p><p>tomado, o caminho está livre e todos podem seguir.</p><p>Mas Hubble viu a conexão claramente. Ele tinha</p><p>o toque de ouro, o talento para trabalhar no importante</p><p>Problemas. Ele parece ter sido o primeiro</p><p>astrônomo americano para entender a relação entre</p><p>Os resultados de Slipher e os conceitos teóricos ousados</p><p>moldado por de Sitter a partir das equações de Einstein.</p><p>Hubble convenceu Milton Humason a se juntar</p><p>ele em um grande empreendimento. Trabalhando juntos, eles</p><p>transformaria o poder do telescópio de 100 polegadas,</p><p>então o maior do mundo, sobre o problema da mudança</p><p>Galáxias.</p><p>As técnicas para medir as velocidades do</p><p>As galáxias exigiam paciência e cuidado infinitos. Pedreiro,</p><p>um astrônomo autodidata que começou como</p><p>um motorista de trem de mulas e zelador no Monte Wilson</p><p>Observatório, era conhecido por seus colegas como um homem</p><p>de "habilidade requintada". Era natural que o Hubble girasse</p><p>a Humason para ajudar no grande empreendimento. Pedreiro</p><p>Começar a trabalhar. Muitos anos depois, Hubble escreveu</p><p>com carinho sobre sua parceria, "Humason</p><p>espectros de nebulosas e tentei es-</p><p>42</p><p>HUBBLE E HUMASON</p><p>cronometrar suas distâncias. . . As aventuras de Humason</p><p>foram espetaculares. Ele observou pela primeira vez alguns dos</p><p>nebulosas, e então, quando ele estava certo de suas técnicas,</p><p>e confiante em seus resultados, ele partiu.</p><p>De aglomerado em aglomerado, ele marchou com passos gigantescos</p><p>até o limite de 100 polegadas."</p><p>Humason também registrou as velocidades de muitas galáxias</p><p>distante e fraco para ser visto por Slipher com seu 24-</p><p>instrumento de polegada. Ele sondou as profundezas do espaço</p><p>a uma distância de mais de 100 milhões de anos-luz,</p><p>e em toda essa enorme região todas as galáxias</p><p>ele mediu confirmou a descoberta de Slipher; cada</p><p>um estava se afastando da terra em alta velocidade.</p><p>Alguns estavam recuando na velocidade extraordinária de</p><p>100 milhões de milhas por hora.</p><p>Enquanto Humason media as velocidades das galáxias,</p><p>O Hubble mediu suas distâncias. As distâncias</p><p>eram as peças que faltavam no quebra-cabeça. Uma foto de um</p><p>galáxia tirada através de um telescópio não diz como</p><p>distante está, porque um objeto que é enorme em</p><p>tamanho e brilho extremo podem parecer pequenos e fracos</p><p>se estiver muito distante. As galáxias espirais eram grandes,</p><p>objetos majestosos, navegando pelos confins de</p><p>espaço? Ou eram relativamente pequenos e próximos</p><p>43</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>de matéria luminosa? Até que os astrônomos decidiram entre</p><p>essas possibilidades para as espirais luminosas,</p><p>eles não tinham esperança de decifrar o significado em seu</p><p>movimentos rápidos.</p><p>Alguns astrônomos tiveram a primeira visão; eles argumentaram</p><p>que as espirais ^ eram universos insulares ou galáxias verdadeiras,</p><p>enormemente grande e enormemente distante, cada um</p><p>contendo bilhões de estrelas. Na opinião deles, o sol</p><p>pertencia a um universo insular de estrelas entre muitos</p><p>que pontilhava a vastidão do espaço. Mas outros astrônomos</p><p>sentiu-se desconfortável com a ideia de universos insulares,</p><p>que relegou toda a nossa galáxia a um insignificante</p><p>lugar no esquema maior das coisas. Eles</p><p>a segunda teoria, que sustentava que o</p><p>espirais luminosas eram pequenos objetos próximos - pequenos</p><p>rodas de gás, girando no espaço entre o</p><p>Estrelas.</p><p>Alguns proponentes dessa visão até argumentaram que</p><p>Cada espiral era um sistema solar recém-nascido, com uma estrela</p><p>formando-se no centro da espiral e uma família de</p><p>* Na época, esses objetos eram chamados de "nebulosas espirais"</p><p>porque ninguém sabia se eram ou não galáxias verdadeiras.</p><p>O termo "galáxia espiral" entrou em uso mais tarde, em grande parte</p><p>como resultado do trabalho de Hubble.</p><p>44</p><p>HUBBLE E HUMASON</p><p>planetas se condensando das correntes de gás ao redor</p><p>ela. E James Jeans, um físico britânico, pensou que o</p><p>as espirais eram ainda mais misteriosas; Ele sugeriu que</p><p>eles poderiam ser lugares onde a matéria e a energia estavam</p><p>derramando em nosso Universo de algum outro universo</p><p>existindo em outra dimensão, como o gás escapando de</p><p>um quarto em outro através de uma rachadura na parede.</p><p>Hubble resolveu a controvérsia. Primeiro, usando o</p><p>telescópio de 100 polegadas, ele fotografou vários nas proximidades</p><p>galáxias espirais com muito cuidado, e mostrou que cada</p><p>um continha um número enorme de estrelas separadas.</p><p>Suas fotografias provaram que as espirais eram de fato</p><p>universos insulares, ou galáxias, muito parecidos com o nosso</p><p>Galáxia.</p><p>Além disso, uma vez que as galáxias espirais continham</p><p>muitas estrelas devem ser muito grandes; no entanto, seus aparentes</p><p>tamanho, como visto no telescópio, era bem pequeno. O</p><p>implicação era que eles estavam extremamente longe</p><p>—</p><p>muito fora dos limites da nossa galáxia. Isso foi</p><p>a primeira indicação clara do grande tamanho do Universo.</p><p>Exatamente a que distância estavam as espirais? Hubble</p><p>pensou que se ele soubesse a resposta para essa pergunta,</p><p>ele poderia resolver o mistério da retirada de Slipher gal-</p><p>PURDur:</p><p>*^UNIVERSIDADE</p><p>BIBLIOTECA'</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>eixos. Ele usou um método simples para julgar a distância;</p><p>na verdade, é o mesmo método usado por todas as pessoas</p><p>que dirige por uma estrada estreita em uma estrada escura e sem lua</p><p>Noite. Se um carro se aproxima viajando no sentido oposto</p><p>direção, o motorista julga a que distância está pelo</p><p>brilho de seus faróis. Se as luzes estiverem brilhantes,</p><p>o carro está perto; se estiverem escuros, o carro está longe.</p><p>Seguindo o mesmo raciocínio, Hubble julgou o</p><p>distância a outras galáxias pelo brilho do</p><p>estrelas que eles continham. Ele usou a regra do motorista de</p><p>polegar: quanto mais fracas as estrelas da galáxia, mais</p><p>distante estava. ^</p><p>Dessa forma, o Hubble chegou a valores para as distâncias</p><p>para cerca de uma dúzia de galáxias próximas. A majori-</p><p>* Uma medição precisa das distâncias galácticas por isso</p><p>método é complicado pelo fato de que algumas estrelas em uma galáxia</p><p>são muito mais brilhantes do que outros. Hubble usou um certo</p><p>tipo de estrela conhecida como variável Cefeida, cujo verdadeiro brilho</p><p>conhecidas pelas propriedades de estrelas semelhantes em nosso</p><p>própria galáxia. Este método funciona para distâncias de cerca de</p><p>10 milhões de anos-luz. Além desse ponto, as variáveis Cefeidas</p><p>em outras galáxias são muito fracas para serem vistas. Por ainda</p><p>distâncias maiores O Hubble desenvolveu outros métodos, como</p><p>usando o brilho de toda a galáxia como uma indicação de</p><p>sua distância.</p><p>46</p><p>HUBBLE E HUMASON</p><p>ty estavam a mais de um milhão de anos-luz de distância, e</p><p>a distância até o mais distante era de sete milhões</p><p>anos-luz.</p><p>"^</p><p>Essas distâncias eram impressionantes; eles estavam longe</p><p>maior que o tamanho da nossa galáxia, que é de 100.000</p><p>anos-luz. Algumas pessoas adivinharam que o Universo</p><p>era grande, mas até que Hubble fizesse suas medições,</p><p>ninguém sabia o quão grande é o lugar.</p><p>Em seguida, armado com sua lista de medidas de distância,</p><p>Hubble voltou aos valores de Slipher para o</p><p>velocidades dessas mesmas galáxias, aumentadas pela</p><p>observações mais recentes. Ele traçou velocidade</p><p>contra a distância em uma folha de papel milimetrado, e chegou</p><p>no incrível relacionamento conhecido como Hubble</p><p>Law: Quanto mais longe uma galáxia está, mais rápido ela se move.</p><p>Esta é a lei do Universo em expansão. O mesmo</p><p>lei havia sido prevista por de</p><p>Sitter com base em</p><p>Teoria da relatividade de Einstein. O acordo feito</p><p>uma tremenda impressão nos astrônomos.</p><p>Agora, tanto a teoria quanto a observação apontavam para um</p><p>Universo em expansão e um começo no tempo. Ainda</p><p>Einstein resistiu aos novos desenvolvimentos e sustentou</p><p>* Um ano-luz equivale a 6 trilhões de milhas.</p><p>47</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>em sua ideia de um Universo estático e imutável até</p><p>1930, quando viajou meio mundo</p><p>de Berlim a Pasadena para visitar o Hubble. Ele estudou</p><p>placas de Hubble, olhadas através de seu telescópio, e</p><p>anunciou-se convencido. Ele disse: "Novas observações</p><p>por Hubble e Humason sobre o</p><p>desvio para o vermelho da luz em nebulosas distantes faz com que pareça</p><p>provável que a estrutura geral do Universo seja</p><p>não estático."</p><p>Por volta de 1930, o modelo do Universo em expansão</p><p>derivado por Freidmann - e um tipo semelhante de</p><p>Universo derivado por Georges Lemaître - tornou-se</p><p>amplamente conhecido. Claro, ao mesmo tempo Hubble</p><p>publicou sua famosa lei sobre a expansão do</p><p>Universo. E, ao mesmo tempo, houve muito</p><p>discussão sobre o fato de que a segunda lei da</p><p>termodinâmica, aplicada ao Cosmos, indica</p><p>o Universo está correndo como um relógio. Se for</p><p>Deve ter havido um tempo em que</p><p>estava totalmente liquidado. Arthur Eddington, o mais</p><p>distinto astrônomo britânico de sua época, escreveu</p><p>"Se nossas opiniões estiverem certas, em algum lugar entre o início</p><p>do tempo e dos dias atuais devemos colocar</p><p>o encerramento do universo." Quando esse o-</p><p>48</p><p>HUBBLE E HUMASON</p><p>curado, e Quem ou o que acabou com o Universo,</p><p>eram perguntas que confundiam teólogos, físicos</p><p>e astrônomos, particularmente na década de 1920 e</p><p>Década de 1930.</p><p>49</p><p>Hubble no telescópio de 100 polegadas</p><p>50</p><p>MEDIDAS DE HOBBLE</p><p>DE DISTÂNCIAS.</p><p>Por volta de 1928, Hubble empreendeu</p><p>para determinar se o</p><p>O universo realmente estava se expandindo.</p><p>Antes de começar seu trabalho, o</p><p>imagem de um Universo em expansão</p><p>não tinha uma base sólida;</p><p>os astrônomos não</p><p>acredito nisso porque de Sitter</p><p>a evidência era inteiramente teórica,</p><p>e as medidas de Slipher</p><p>eram incompletos demais para serem convincentes.</p><p>O primeiro passo do Hubble foi encontrar</p><p>Fora o que a espiral misteriosa</p><p>"nebulosas" eram. Fotografar</p><p>esses objetos com o 100 polegadas</p><p>telescópio à esquerda, então o mundo</p><p>maior, ele descobriu que eles continham</p><p>Um grande número de indivíduos</p><p>Estrelas. Fotografias do Hubble</p><p>astrônomos convencidos</p><p>que as nebulosas espirais eram verdadeiras</p><p>galáxias ou universos insulares.</p><p>O próximo passo do Hubble foi</p><p>Descubra a que distância as galáxias</p><p>Estava. Ele passou a</p><p>medir suas distâncias, usando,</p><p>como parâmetro, um certo tipo de</p><p>chamada Cefeida, cuja</p><p>o verdadeiro brilho era conhecido</p><p>a partir de estudos de estrelas semelhantes em</p><p>nossa própria galáxia. Do grau</p><p>de desfalecimento de Cefeida</p><p>estrelas em outras galáxias, ele</p><p>poderia estimar as distâncias para</p><p>essas galáxias.</p><p>51</p><p>A NEBULOSA DE ANDRÔMEDA. Essas fotografias do</p><p>Nebulosa de Andrômeda mostram como o Hubble provou que essa nebulosa</p><p>espiral, e outros objetos semelhantes nos céus, eram galáxias de</p><p>estrelas ou universos insulares. Visto em baixa ampliação oposta,</p><p>A nebulosa aparece como um brilho difuso de luz. (Os pontos de luz</p><p>Espalhadas pela fotografia estão estrelas em nossa própria galáxia.) Mas</p><p>Exame cuidadoso do brilho luminoso na fotografia</p><p>revela uma aparência manchada causada por inúmeras estrelas separadas.</p><p>Estas estrelas individuais são claramente visíveis numa fotografia detalhada de</p><p>uma pequena porção da borda da nebulosa, abaixo.</p><p>A região brilhante no centro da galáxia é extremamente</p><p>aglomerado denso de estrelas, tão próximas umas das outras que não podem ser vistas</p><p>separadamente, mesmo no maior telescópio. Essas estrelas são muito antigas,</p><p>e foram os primeiros a se formar quando a galáxia nasceu.</p><p>Os dois pontos luminosos acima e abaixo da galáxia são pequenos</p><p>galáxias satélites mantidas em cativeiro pela atração gravitacional de</p><p>Andrômeda, pois a lua é mantida em cativeiro pela terra. Cada</p><p>A galáxia satélite contém vários bilhões de estrelas.</p><p>Uma visão ampliada da borda da Nebulosa de Andrômeda</p><p>52</p><p>A Nebulosa de Andrômeda</p><p>53</p><p>Humason no Monte Wilson</p><p>MEDIÇÕES DE VELOCIDADE DE HUMASON. Enquanto o Hubble</p><p>fotografou as galáxias que se afastavam e mediu suas distâncias,</p><p>Humason acima mediu suas velocidades. Técnica de Humason para</p><p>determinando velocidades, também usado por Slipher, dependia de um ligeiro</p><p>mudança de cor - conhecida como desvio para o vermelho - na luz emitida</p><p>de galáxias em movimento. Humason era excepcionalmente habilidoso em</p><p>Manipulando os telescópios gigantes durante as exposições de longo prazo</p><p>necessário no caso de galáxias muito distantes e fracas. Alguns dos</p><p>essas galáxias eram tão fracas que eram invisíveis aos olhos, mesmo quando</p><p>visto através de um grande telescópio.</p><p>Embora a interpretação cósmica das medições tenha sido</p><p>54</p><p>Medindo o desvio para o vermelho de uma galáxia</p><p>devido principalmente ao Hubble, Humason desempenhou um papel essencial na</p><p>joint venture que estabeleceu a lei do Universo em expansão.</p><p>Durante sua carreira, ele mediu as velocidades de 620 galáxias.</p><p>Na fotografia acima, Humason mede o desvio para o vermelho de um</p><p>galáxia comparando as cores em seu espectro com as de uma galáxia</p><p>fonte de luz comum e imóvel. O estágio do microscópio</p><p>segura o deslizamento de vidro de meia polegada no qual o espectro do</p><p>A galáxia foi registrada quando a exposição foi feita no telescópio.</p><p>Uma grande parte da evidência para a expansão do Universo reside em</p><p>esses pequenos pedaços de vidro.</p><p>55</p><p>O TELESCÓPIO MOUNT WILSON. O telescópio de 100 polegadas</p><p>no Monte Wilson acima forneceu provas de que as nebulosas espirais</p><p>56</p><p>eram universos insulares. Este telescópio era o maior do mundo</p><p>na década de 1920, quando Hubble fez seu primeiro trabalho sobre as galáxias espirais.</p><p>57</p><p>O TELESCÓPIO DE 200 POLEGADAS. Hubble e Humason continuaram</p><p>seu estudo das galáxias no telescópio de 200 polegadas em</p><p>Montanha Palomar. Este instrumento, concluído em 1948, estava em seu</p><p>virar o maior instrumento do mundo até alguns anos atrás,</p><p>quando a URSS completou um telescópio com um espelho de 236 polegadas.</p><p>58</p><p>HUBBLE NA GAIOLA DO OBSERVADOR. Um astrônomo</p><p>Trabalhar com o telescópio de 200 polegadas geralmente fica no observador</p><p>gaiola, localizada dentro do tubo longo e estreito na parte superior do</p><p>estrutura das vigas. A fotografia acima mostra o Hubble trabalhando</p><p>na gaiola. A visão é pelo tubo do telescópio. O espelho é</p><p>visível 55 pés abaixo.</p><p>59</p><p>Duas biografias</p><p>Edwin Powell Hubble</p><p>Edwin Powell Hubble</p><p>62</p><p>Edwin Powell Hubble foi um homem excepcional entre os cientistas</p><p>- atleta, estudioso, soldado, advogado e astrônomo. Hubble foi</p><p>nascido em Marshfield, Missouri, em 20 de novembro de 1889, um dos sete</p><p>crianças. Ele ganhou uma bolsa de estudos para a Universidade de Chicago,</p><p>estudou física lá, foi muito ativo no atletismo universitário e</p><p>jogou com o time campeão de basquete do Oeste. De acordo</p><p>ponto em que ele boxeou o campeão francês, Carpentier.</p><p>Em 1910, ele se formou na Universidade de Chicago e foi</p><p>recebeu uma bolsa de estudos Rhodes. Ao retornar aos Estados Unidos,</p><p>ele exerceu a advocacia em Louisville, Kentucky. Ele "jogou fora a lei por</p><p>astronomia" e retornou a Chicago para fazer pós-graduação em 1914.</p><p>Hubble se alistou no Exército no início da Primeira Guerra Mundial, foi</p><p>comissionado como capitão e mais tarde tornou-se major. Ele era</p><p>ferido em novembro de 1918, retornou aos Estados Unidos o</p><p>no ano seguinte, e foi para Pasadena para começar seu estudo do</p><p>Galáxias.</p><p>Em 1924, Hubble casou-se com Grace Burke em Pasadena. Um dos Hubble</p><p>colegas em Mount Wilson, W. W. Wright, deu à Sra. Hubble</p><p>um esboço de personagem de seu marido antes do casamento: "Ele é</p><p>um trabalhador. Ele quer descobrir sobre o Universo; Isso</p><p>mostra o quão jovem ele é."</p><p>Hubble trabalhou sem interrupção no Monte Wilson e mais tarde</p><p>na Montanha Palomar, com exceção de uma turnê de serviço em</p><p>Campo de Provas de Aberdeen durante a Segunda Guerra Mundial. Seu grande</p><p>conquistas com o telescópio de 100 polegadas, empurrando este instrumento</p><p>até o limite de seu alcance, provou o valor potencial de ainda maiores</p><p>Telescópios. Ele trabalhou no projeto do telescópio de 200 polegadas e</p><p>usou-o desde sua conclusão em 1948 até sua morte em 1953.</p><p>Hubble sempre foi sensível às implicações maiores em seu</p><p>resultados, e sua relação com as teorias de De Sitter e outros,</p><p>mas em seu sistema de valores o que podia ser visto através de um telescópio</p><p>classificado bem acima de uma ideia teórica. A frase final de</p><p>O Reino da Nebulosa, o relato clássico de Hubble sobre as galáxias,</p><p>expressa sua filosofia de trabalho: "Não até que o empírico</p><p>recursos estão esgotados, precisamos passar para os reinos sonhadores de</p><p>especulação."</p><p>63</p><p>Como atleta universitário em 1909, saiu</p><p>64</p><p>Com sua irmã Lucy em 1917</p><p>65</p><p>No Monte Wilson em 1923</p><p>66</p><p>Com Jeans e Adams no Observatório Mount Wilson</p><p>67</p><p>Inspecionando o telescópio de 100 polegadas com Jeans em 1932</p><p>6S</p><p>69</p><p>Na câmara escura do telescópio de 200 polegadas por volta de 1950</p><p>70</p><p>Albert Einstein</p><p>Albert Einstein</p><p>72</p><p>Albert Einstein nasceu na Alemanha em 1879. Ele não mostrou</p><p>sinais de gênio quando criança, e se saiu muito mal na escola. Um dos</p><p>Os professores de Einstein disseram a seu pai: "Não importa o que ele faça;</p><p>ele nunca será nada.</p><p>Einstein frequentou escolas na Alemanha e na Itália e se formou</p><p>da escola de engenharia em Zurique em 1901. Ele teve problemas para conseguir</p><p>um emprego depois. Finalmente, em 1902, ele começou a trabalhar na Swiss</p><p>Escritório de Patentes em Berna. O trabalho era do seu agrado, e ele passou seu</p><p>tempo livre pensando em ciência. Lá, em 1905, ele escreveu o</p><p>primeiro artigo sobre a teoria da relatividade. Alguém que conheceu Einstein</p><p>na época disse mais tarde que os anos que passou em Berna, praticamente</p><p>desconhecidos, foram provavelmente os mais felizes de sua vida.</p><p>Em 1903, Einstein casou-se com Mileva Marie, uma estudante de física sérvia.</p><p>Eles tiveram dois filhos. Philipp Frank, que conhecia os Einsteins a</p><p>alguns anos depois, disse que Einstein estava muito feliz com sua</p><p>filhos, mas "a vida com [Mileva] nem sempre foi a fonte de</p><p>paz e felicidade." Os Einsteins se divorciaram em 1913 e</p><p>pouco depois de Einstein se casar com sua prima, Elsa. No entanto, ele permaneceu</p><p>em termos amigáveis com Mileva e os meninos.</p><p>Naquela época, Einstein estava estabelecido em Berlim como membro do</p><p>a Academia Prussiana de Ciências e um professor universitário. Dele</p><p>colegas reconheceram sua grandeza e o público o celebrou.</p><p>A fama mundial chegou a Einstein da noite para o dia em 1919, quando um</p><p>A expedição britânica ao eclipse relatou à Royal Society que a expedição de Einstein</p><p>nova teoria da gravidade derrubou a teoria de 300 anos</p><p>de Newton. Os astrônomos descobriram que a teoria de Einstein com precisão</p><p>previu a curvatura dos raios de luz pela gravidade do sol,</p><p>o que a teoria de Newton não conseguiu fazer. Um retrato de Newton</p><p>olhou para o processo, e Alfred Whitehead, o</p><p>matemático e filósofo, estava presente e disse mais tarde: "O</p><p>atmosfera de intenso interesse era exatamente a de um drama grego.</p><p>A partir de então, Einstein tornou-se objeto de interesse público</p><p>cuja intensidade era desanimadora para ele. Ele escreveu para outro</p><p>físico sobre a publicidade, "[É] tão ruim que mal consigo respirar".</p><p>A personalidade de Einstein contribuiu para sua fama tanto quanto sua</p><p>73</p><p>conquistas científicas. Sua disposição era extraordinariamente agradável</p><p>e bem-humorado; Philipp Frank escreve sobre "o riso que</p><p>brotou das profundezas de seu ser / ' Maneiras de Einstein</p><p>tinha uma informalidade não professoral; de acordo com Frank, ele falou</p><p>aos funcionários da universidade no mesmo tom com que falou ao seu</p><p>mercearia, e enquanto a maioria das pessoas estava satisfeita com seu estilo, "as pessoas</p><p>que ocupavam uma posição social importante" não estavam tão satisfeitos.</p><p>Durante a década de 1920, quando o antissemitismo estava em ascensão na Alemanha,</p><p>Einstein se tornou o pára-raios de grande parte da feiúra</p><p>aparecendo na vida alemã naquela época. Ele deixou Berlim para sempre em</p><p>1932, e passou um período em Pasadena como professor visitante na</p><p>Instituto de Tecnologia da Califórnia. Em 1933, ele veio para Princeton</p><p>como o primeiro membro da equipe do recém-criado Instituto</p><p>para Estudo Avançado. Einstein tornou-se cidadão americano em 1940</p><p>por um ato do Congresso. Ele continuou a trabalhar em problemas em</p><p>física teórica em Princeton até sua morte em 1955.</p><p>74</p><p>Quando criança</p><p>75</p><p>Afra:</p><p>Quando jovem, no escritório de patentes suíço</p><p>76</p><p>Em 1916, quando publicou a teoria da relatividade geral</p><p>11</p><p>Em 1932, como professor visitante na Califórnia</p><p>7S</p><p>VMtii Eka, seu segundo >%ife</p><p>79</p><p>Fazendo o juramento de cidadania em 1940 com a enteada Margot à direita e secretária</p><p>Helen Dukas</p><p>80</p><p>81</p><p>No quadro-negro em Princeton</p><p>82</p><p>Em seus últimos anos</p><p>83</p><p>A Lei da Expansão</p><p>Universo</p><p>A LEI DE HUBBLE é a única das grandes descobertas</p><p>na ciência: é a base do científico</p><p>história de Gênesis. No entanto, é uma lei misteriosa. Por que</p><p>se uma galáxia se afastasse de nós a uma velocidade mais alta, simplesmente</p><p>porque está mais longe?</p><p>Uma analogia ajudará a fazer o significado do</p><p>lei clara. Considere uma sala de aula cujos assentos são</p><p>espaçados uniformemente, de modo que todos sejam separados de</p><p>seus vizinhos na frente, atrás e de cada lado</p><p>uma distância de, digamos, um metro. Agora suponha que o salão</p><p>expande-se rapidamente, dobrando seu tamanho em pouco tempo. Se</p><p>você está sentado no meio do corredor, você vai encontrar</p><p>que seus vizinhos imediatos se mudaram</p><p>85</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>de você e agora estão a uma distância de um metro e oitenta. Contudo</p><p>uma pessoa do outro lado do corredor, que estava</p><p>originalmente a uma distância de você de, digamos, 300 pés,</p><p>está agora a 600 pés de distância. No intervalo de tempo em que</p><p>seus vizinhos próximos se mudaram um metro para longe,</p><p>a pessoa do outro lado do corredor aumentou seu</p><p>distância de você por 300 pés. Claramente, ele está recuando</p><p>em uma velocidade mais rápida.</p><p>Esta é a Lei de Hubble, ou a Lei da Expansão</p><p>Universo. Aplica-se não apenas ao Cosmos,</p><p>mas também para inflar balões e pães subindo</p><p>no forno. Todos os objetos uniformemente expansíveis são</p><p>regido por esta lei; Se os assentos na sala de aula</p><p>separados de qualquer outra forma, eles se acumulariam em</p><p>uma parte do salão ou outra; Da mesma forma, se as galáxias</p><p>movido para fora de acordo com qualquer lei que não</p><p>do que a lei de Hubble, eles se acumulariam em uma parte de</p><p>o Universo ou outro.</p><p>Um ponto ainda precisa ser explicado. Como é que</p><p>Slipher e Humason medem as velocidades de distantes</p><p>Galáxias? É impossível fazer tais medições</p><p>diretamente rastreando uma galáxia no céu, porque</p><p>as grandes distâncias a esses objetos tornam seus movimentos</p><p>imperceptíveis quando são observados a partir de</p><p>^</p><p>O UNIVERSO EM EXPANSÃO</p><p>noite após noite, ou mesmo de ano para ano. O mais próximo</p><p>galáxia espiral para nós, Andrômeda, teria que ser</p><p>observado por 500 anos antes de mover um</p><p>distância no céu.</p><p>O método usado pelos astrônomos é indireto, e</p><p>depende do fato de que quando uma galáxia se afasta</p><p>da terra, sua cor se torna mais vermelha do que o normal. ^</p><p>O grau de mudança de cor é proporcional</p><p>à velocidade da galáxia. Esse efeito é chamado de</p><p>desvio para o vermelho. Todas as galáxias distantes mostram um desvio para o vermelho distinto</p><p>em sua cor. Este fato foi descoberto pela primeira vez por</p><p>Escorregadio. O desvio para o vermelho, que trai o recuo</p><p>movimentos das galáxias, é a base para a imagem</p><p>do Universo em expansão.</p><p>Como o próprio desvio para o vermelho é medido? Primeiro, um prisma</p><p>ou dispositivo semelhante está conectado a um telescópio. O prisma</p><p>espalha a luz da galáxia em movimento em um</p><p>* O efeito ocorre porque a luz é um trem de ondas em</p><p>espaço. Quando a fonte do hght se afasta do</p><p>observador, as ondas são esticadas ou alongadas pelo recuo</p><p>movimento. O comprimento de uma onda de luz é percebido por</p><p>o olho como sua cor; ondas curtas criam a sensação de que</p><p>chamamos de "azul", enquanto ondas longas criam a sensação de</p><p>"vermelho." Assim, o aumento do comprimento das ondas de luz</p><p>vindo de</p><p>um objeto recuando é percebido como um avermelhamento</p><p>efeito.</p><p>S7</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>faixa de cores como um arco-íris. Esta faixa de cores é</p><p>chamado de espectro. Na próxima etapa, o espectro é</p><p>gravado em uma placa fotográfica. Finalmente, o espectro</p><p>da galáxia está alinhada ao longo do espectro</p><p>de uma fonte de luz imóvel. A comparação de</p><p>Os dois espectros determinam o desvio para o vermelho.</p><p>A ilustração na página oposta mostra como</p><p>o método funciona. As imagens fotográficas do</p><p>várias galáxias são mostradas à esquerda, enquanto os espectros</p><p>das mesmas galáxias, registradas fotograficamente, aparecem</p><p>à direita como faixas de luz afiladas. O curto,</p><p>linhas verticais acima e abaixo de cada banda afilada</p><p>são o espectro de uma fonte de luz imóvel,</p><p>que é colocado diretamente na fotografia para comparação.</p><p>Os espectros das galáxias são bastante indistintos</p><p>porque as galáxias são fracas e distantes. Contudo</p><p>Cada espectro contém uma característica importante.</p><p>Este é o par de linhas escuras circuladas em branco. O</p><p>linhas são cores criadas por átomos de cálcio no</p><p>galáxia, que são marcadores úteis para determinar</p><p>a quantidade de desvio para o vermelho no espectro de uma galáxia.</p><p>O triângulo aponta para a posição em que o cálcio</p><p>cores normalmente teriam nas especificações da galáxia</p><p>ß</p><p>O UNIVERSO EM EXPANSÃO</p><p>Os pontos difusos de luz nas fotografias acima são galáxias.</p><p>As galáxias nas fotografias inferiores, indicadas por setas, são</p><p>pouco visíveis porque estão a vários bilhões de anos-luz de distância.</p><p>O espectro de cada galáxia é a faixa de luz afilada no</p><p>Certo. Para cada espectro, a posição do par circundado de</p><p>indica a quantidade de desvio para o vermelho.</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>TRUM, se esta galáxia não estivesse se afastando de nós.</p><p>A distância entre este ponteiro e o branco</p><p>circle é a quantidade do desvio para o vermelho.</p><p>A fotografia mais alta mostra uma galáxia que é</p><p>a cerca de 70 milhões de anos-luz de nós. Está perto</p><p>o suficiente para aparecer como uma forma grande e luminosa, mas também</p><p>distante para vermos suas estrelas individuais. O cálcio</p><p>as cores em seu espectro são deslocadas para o vermelho por um</p><p>quantidade pequena, mas significativa. A velocidade desse recuo</p><p>galáxia, calculado a partir de seu desvio para o vermelho, gira</p><p>a três milhões de milhas por hora.</p><p>A próxima galáxia tem mais de um bilhão de anos-luz</p><p>de distância, e correspondentemente menor e mais fraco. O</p><p>posição das cores de cálcio em seu espectro revela</p><p>uma mudança muito maior em direção ao vermelho, indicando um</p><p>maior velocidade de recessão. O desvio para o vermelho no</p><p>|[lj espectro desta galáxia corresponde a uma velocidade de 1 26</p><p>milhões de milhas por hora.</p><p>A terceira e quarta galáxias são mais de três</p><p>bilhões de anos-luz de distância. Por causa de suas grandes distâncias,</p><p>eles parecem extremamente pequenos e fracos</p><p>Objetos. Os desvios para o vermelho em seus espectros são muito grandes,</p><p>e correspondem a velocidades de recessão superiores a</p><p>200 milhões de milhas por hora.</p><p>90</p><p>O UNIVERSO EM EXPANSÃO</p><p>Se as velocidades e distâncias das quatro galáxias são</p><p>plotado em um gráfico, como o Hubble plotou medições semelhantes</p><p>40 anos atrás, os pontos caíam em uma reta</p><p>linha abaixo.</p><p>Velocidade</p><p>em mph</p><p>400</p><p>milhão</p><p>300</p><p>milhão</p><p>200</p><p>milhão</p><p>100</p><p>milhão</p><p>2</p><p>bilhão</p><p>3 4</p><p>bilhões bilhões</p><p>Distância em anos-luz</p><p>A linha indica uma proporção simples entre</p><p>velocidade e distância; isto é, se uma galáxia estiver duas vezes mais longe</p><p>91</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>longe de nós como outro, ele estará se afastando</p><p>duas vezes mais rápido; se for três vezes maior, estará se movendo</p><p>três vezes mais rápido, e assim por diante. Essa proporção</p><p>é a afirmação matemática do Hubble</p><p>Lei.</p><p>A inclinação da linha no gráfico indica</p><p>quão rápido o Universo está se expandindo; uma linha íngreme</p><p>significa que as galáxias estão se afastando em níveis muito altos</p><p>Velocidades; isto é, o Universo está se expandindo rapidamente. Um</p><p>linha com uma inclinação suave significa que as galáxias são</p><p>recuando a velocidades relativamente modestas, daí o</p><p>O universo está se expandindo lentamente.</p><p>Essas observações sobre a inclinação da linha em</p><p>o gráfico de Hubble sugere uma verificação importante sobre o</p><p>teoria do Universo em expansão. De acordo com o</p><p>imagem do nascimento explosivo do Cosmos, o</p><p>O universo estava se expandindo muito mais rapidamente imediatamente</p><p>após a explosão do que é hoje. Se alguém</p><p>estavam por perto para medir as velocidades e distâncias de</p><p>galáxias há muitos bilhões de anos, e ele traçou</p><p>o mesmo gráfico, uma linha reta ainda apareceria, mas</p><p>seria muito mais íngreme do que é hoje. Uma cópia de</p><p>aquele gráfico antigo, comparado com um gráfico semelhante</p><p>hoje, testaria o conceito de um Universo que</p><p>92</p><p>O UNIVERSO EM EXPANSÃO</p><p>explodiu para fora e depois desacelerou sob o</p><p>força da gravidade.</p><p>O teste pode ser realizado? Isso parece</p><p>tarefa impossível, uma vez que os registros astronômicos</p><p>não voltar vários bilhões de anos. Mas considere o</p><p>seguintes fatos: a luz que atinge a terra a partir de</p><p>a galáxia de Andrômeda deixou essa galáxia dois milhões</p><p>Anos; quando um astrônomo fotografa Andrômeda</p><p>através de um telescópio, ele vê essa galáxia como ela</p><p>foi dois milhões de anos antes, e não como é hoje.</p><p>Da mesma forma, a luz que atinge a Terra hoje de</p><p>a galáxia de Virgem deixou a galáxia há 70 milhões de anos.</p><p>Uma fotografia da galáxia mostra que era de 70 milhões</p><p>anos no passado, e não como é hoje.</p><p>Agora vemos como obter uma imagem do Universo</p><p>como era há bilhões de anos. Primeiro, fotografia</p><p>galáxias que estão a uma distância de 100 milhões de luzes</p><p>Anos. Essas galáxias produzirão uma imagem da expansão</p><p>Universo como tem sido durante os últimos 100</p><p>milhões de anos. Como 100 milhões de anos é um relativamente</p><p>* Isso também é verdade nos assuntos terrestres, mas o efeito também é</p><p>pequeno para ser importante. Quando você vê um amigo do outro lado do</p><p>quarto você vê-lo como ele era no passado. Quão longe no passado?</p><p>Cerca de um centésimo milionésimo de segundo.</p><p>93</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>curto espaço de tempo em uma escala de tempo cósmica, podemos considerar</p><p>esta imagem representa o Universo como ele é hoje.</p><p>Se as velocidades e distâncias destes relativamente próximos</p><p>galáxias são plotadas em um gráfico, elas devem formar um</p><p>linha reta. A inclinação da linha nos dirá como</p><p>rápido o Universo está se expandindo no momento atual.</p><p>Em seguida, estenda as medidas mais longe em</p><p>espaço, para galáxias cujas distâncias de nós são de cerca de</p><p>500 milhões de anos-luz. As velocidades e distâncias de</p><p>essas galáxias nos darão outro gráfico, e outro</p><p>cuja inclinação representa a taxa de expansão</p><p>do Universo aproximadamente 500 milhões de anos</p><p>atrás. Se a precisão de nossas medições nos permitir</p><p>Para ir ainda mais longe no espaço, podemos medir galáxias</p><p>a uma distância de um bilhão de anos-luz, e então</p><p>dois bilhões de anos-luz, e assim por diante. Quanto mais longe nós</p><p>olhar no espaço, quanto mais para trás vemos no tempo. Neste</p><p>usando um telescópio gigante como máquina do tempo,</p><p>pode descobrir as condições no Universo em expansão</p><p>bilhões de anos atrás.</p><p>A ideia por trás da medição é muito simples,</p><p>mas a medição é difícil de realizar na prática</p><p>porque é difícil medir as distâncias para o controle remoto</p><p>galáxias com a precisão necessária. O mais</p><p>94</p><p>O UNIVERSO EM EXPANSÃO</p><p>estudo completo feito até agora foi realizado</p><p>no telescópio de 200 polegadas de Allan Sandage. Ele</p><p>compilou informações sobre 42 galáxias, variando em</p><p>espaço a até seis bilhões de anos-luz de nós. Suas medidas</p><p>indicam que o Universo estava se expandindo</p><p>mais rapidamente no passado do que hoje." * Este resultado</p><p>dá mais apoio à crença de que o Universo</p><p>explodiu em existência.</p><p>* O trabalho de Sandage fornece evidências adicionais contra o</p><p>Teoria do estado estacionário (página 15). Se essa teoria estivesse correta,</p><p>a taxa de expansão nunca mudaria.</p><p>95</p><p>. • #</p><p>PLACA 1 . A GALÁXIA DO REDEMOINHO . O brilho luminoso no</p><p>braços desta espiral é composta da luz de bilhões de indivíduos</p><p>Estrelas. Estrelas jovens e quentes dão aos braços sua cor azul. O patch de</p><p>A luminosidade</p><p>abaixo é uma pequena galáxia satélite, mantida pela atração gravitacional</p><p>da multidão de estrelas no Redemoinho.</p><p>PLACA 2. UMA GALÁXIA PECULIAR. Esta galáxia é uma das</p><p>objetos mais estranhos do céu. O brilho esférico na fotografia é o</p><p>galáxia. A faixa escura de matéria que corre diagonalmente em sua face aparece</p><p>ter sido ejetado quando uma explosão, criada por desconhecidos</p><p>forças, ocorreu no centro.</p><p>PLACA 3. BIRTHOFSTARS: A NEBULOSA TRÍFIDA. O brilho</p><p>massas da nebulosa Trífida contêm muitas estrelas recém-nascidas. Quente, jovem</p><p>estrelas, embutidas na nebulosa, irradiam a energia que cria sua bela</p><p>Cores. As três linhas escuras que atravessam a nebulosa são regiões de</p><p>poeira obscurecedora, que esconde a luz das estrelas atrás deles.</p><p>^^</p><p>PLACA 4. NASCIMENTO DAS ESTRELAS: A NEBULOSA SERPENS Esta</p><p>A nebulosa também é rica em estrelas recém-formadas. Cada região pequena e escura no</p><p>fotografia é uma densa bolsa de gás em processo de se tornar um aglomerado</p><p>de novas estrelas. O sol e a terra formaram-se a partir de uma densa bolsa de gás como</p><p>estes quatro bilhões e meio de anos atrás.</p><p>PLACA 5. MORTE DAS ESTRELAS: UMA ESTRELA ENVELHECIDA - O</p><p>NEBULOSA DO ANEL. Esta concha de gás luminoso em expansão é uma estrela próxima da</p><p>o fim de sua vida, com seu combustível de hidrogênio quase esgotado. Em poucos</p><p>bilhões de anos, a estrela ficará queimada e invisível. Todas as pequenas estrelas sofrem</p><p>esse destino. Nosso sol, uma estrela de tamanho modesto, queimará em seis bilhões</p><p>^ «»</p><p>PLACA 6. MORTE DAS ESTRELAS: UMA ESTRELA EXPLODIDA</p><p>NEBULOSA DO CARANGUEJO. A Nebulosa do Caranguejo é um remanescente de uma estrela massiva que</p><p>chegou ao fim de sua vida há 6000 anos e explodiu. Todas as estrelas massivas</p><p>explodem quando seu combustível se esgota, dispersando a substância da estrela</p><p>para o espaço. Mais tarde, novas estrelas se formam a partir dos restos. O sol, a terra,</p><p>e a vida na Terra são feitos a partir dos restos de estrelas que explodiram</p><p>e morreu há muito tempo.</p><p>PLACA 7. A VIA LÁCTEA: UM CORTE TRANSVERSAL DO NOSSO</p><p>GALÁXIA. Esta fotografia, mostrando uma parte minúscula da nossa galáxia, indica</p><p>a multidão de estrelas em uma galáxia típica. Cada ponto de luz em</p><p>a fotografia é um sol. Nosso sol, visto à distância, é indistinguível</p><p>de um desses pontos de luz. O Universo é feito</p><p>bilhões de galáxias, cada uma contendo uma multidão comparável de</p><p>5</p><p>O nascimento e a morte das estrelas</p><p>CERCA DE TRINTA ANOS ATRÁS sciencc solvcd o</p><p>l\ mistério do nascimento e morte das estrelas, e adquirido</p><p>novas evidências de que o Universo teve um começo.</p><p>De acordo com a história reunida pelos astrônomos,</p><p>a vida de uma estrela começa em névoas rodopiantes de</p><p>hidrogênio que surge e redemoinho pelo espaço. O</p><p>O universo está cheio de nuvens tênues deste abundante</p><p>gás, que representa 99% de todo o</p><p>matéria no Cosmos. Nos movimentos aleatórios de</p><p>tais nuvens, átomos às vezes se juntam por acidente</p><p>para formar pequenos bolsões condensados de gás. Estrelas</p><p>nascem nesses acidentes.</p><p>Normalmente, os átomos se separam novamente em um curto espaço</p><p>105</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>tempo, e o bolsão de gás se dispersa para o espaço. Contudo</p><p>Cada átomo exerce uma pequena atração gravitacional</p><p>em seu vizinho, o que contraria a tendência do</p><p>átomos para se separarem. Se o número de átomos for suficiente</p><p>grande, o efeito combinado de todos esses separados</p><p>A gravidade será poderosa o suficiente para evitar</p><p>qualquer um dos átomos no bolsão de gás de sair</p><p>o bolso e voando para o espaço novamente. O bolso</p><p>torna-se uma entidade permanente, mantida unida pelo</p><p>atração mútua de todos os átomos dentro dele sobre um</p><p>outro.</p><p>Com o passar do tempo, a atração contínua</p><p>da gravidade, aproximando todos os átomos,</p><p>faz com que a nuvem se contraia. Os átomos "caem" em direção a</p><p>o centro da nuvem sob a força da gravidade;</p><p>à medida que caem, eles ganham velocidade e sua energia</p><p>Aumenta. O aumento da energia aquece o gás e</p><p>aumenta sua temperatura. O encolhimento, continuamente</p><p>A bola de gás autoaquecida é uma estrela embrionária.</p><p>A bola de gás continua a entrar em colapso sob o</p><p>força de seu próprio peso, e a temperatura no</p><p>O centro sobe ainda mais. Após 1 milhão de anos, a temperatura</p><p>subiu para o valor crítico de 20 milhões</p><p>graus Fahrenheit. Neste momento, o diâmetro do</p><p>106</p><p>ESTRELAS</p><p>bola encolheu para um milhão de milhas, que é o tamanho</p><p>do nosso sol e outras estrelas típicas. Quando a temperatura</p><p>atinge 20 milhões de graus, um incêndio nuclear</p><p>chamas no centro da estrela, liberando vastas</p><p>quantidades de energia. A liberação da energia nuclear</p><p>interrompe o colapso adicional da bola de gás. A energia</p><p>passa para a superfície e é irradiado no</p><p>forma de calor e luz. Uma nova estrela nasceu; outro</p><p>A luz apareceu nos céus.</p><p>Durante a maior parte da vida da estrela, o núcleo nuclear</p><p>incêndios em seu interior queimam constantemente, consumindo hidrogênio</p><p>e deixando para trás um resíduo de elementos mais pesados.</p><p>Esses elementos mais pesados são as cinzas do</p><p>Fogo da estrela. Oxigênio, ferro, cobre e muitos outros elementos,</p><p>variando até ouro, chumbo e urânio, são</p><p>incluído entre as cinzas. De acordo com os astrônomos,</p><p>todos os elementos do Universo são formados em</p><p>assim no interior das estrelas, fora do básico</p><p>bloco de construção do hidrogênio.</p><p>No final da vida de uma estrela, quando suas reservas de energia nuclear</p><p>combustível se esgotam, a estrela colapsa sob o</p><p>força de seu próprio peso. No caso de uma pequena estrela,</p><p>o colapso comprime toda a massa em um volume</p><p>o tamanho da terra. Estrelas tão comprimidas.</p><p>107</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>anãs brancas, têm uma densidade de dez toneladas por</p><p>polegada cúbica. Lentamente, a anã branca irradia para</p><p>espaço o último de seu calor e desaparece na escuridão.</p><p>Um destino diferente aguarda uma grande estrela. Seu colapso final</p><p>é um evento catastrófico que sopra a estrela</p><p>à parte. A estrela explosiva é chamada de supernova.</p><p>Supernovas brilham com um brilho de muitos bilhões</p><p>de vezes maior que o brilho do sol. Se</p><p>supernova está localizada nas proximidades de nossa galáxia,</p><p>aparece de repente como uma nova estrela brilhante, visível em</p><p>o dia.*</p><p>A explosão da supernova pulveriza o material de</p><p>a estrela para o espaço, onde se mistura com o frescor</p><p>hidrogênio para formar uma mistura contendo todos os 92 elementos.</p><p>Mais tarde na história da galáxia, outras estrelas</p><p>são formados a partir de nuvens de hidrogênio que</p><p>foram enriquecidos pelos produtos dessas explosões.</p><p>O sol é uma dessas estrelas; é uma chegada recente em</p><p>o Cosmos, e contém os escombros de incontáveis</p><p>explosões de supernovas que remontam ao início</p><p>anos da nossa Galáxia. Os planetas também contêm o</p><p>* Três supernovas visíveis a olho nu foram</p><p>visto nos últimos 1000 anos. A nebulosa do Caranguejo (placa de cor</p><p>6) é um.</p><p>108</p><p>ESTRELAS</p><p>escombros; e a terra, em particular, é composta quase</p><p>inteiramente dele. Devemos nossa existência corpórea</p><p>a eventos que ocorreram bilhões de anos atrás, em estrelas</p><p>que viveram e morreram muito antes do sistema solar chegar</p><p>em ser.</p><p>Esta bela teoria permite que o Universo continue</p><p>para sempre em um ciclo atemporal de morte e renascimento, mas</p><p>por um fato perturbador. O hidrogênio fresco é o essencial</p><p>ingrediente no plano; é a principal fonte do</p><p>energia pela qual as estrelas brilham, ^nd é também a fonte</p><p>de todos os outros elementos do Universo. O momento</p><p>nasce uma estrela, começa a consumir parte do</p><p>hidrogênio no Universo, e continua a consumir</p><p>hidrogênio até morrer. Uma vez que o hidrogênio tenha sido</p><p>queimado dentro dessa estrela e convertido em elementos mais pesados,</p><p>nunca pode ser restaurado ao seu estado original.</p><p>Minuto a minuto e ano a ano, como o hidrogênio é</p><p>gasto em estrelas, o fornecimento deste elemento no</p><p>O universo fica menor.^</p><p>* A teoria do estado estacionário, que sugere que o hidrogênio fresco</p><p>é continuamente criado em todo o Universo</p><p>de nada, evita essa mudança irreversível, uma vez que o recém-</p><p>hidrogênio criado pode fornecer os ingredientes para a formação</p><p>de novas estrelas para substituir as antigas. No entanto, este o-</p><p>109</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>Refletindo sobre esta</p><p>situação, o astrônomo se volta para</p><p>o relógio de volta em sua imaginação e se pergunta:</p><p>Como era o mundo há bilhões de anos? Claramente</p><p>havia mais hidrogênio no Universo</p><p>tempo do que existe hoje, e menos dos elementos mais pesados.</p><p>Dez bilhões de anos atrás, teria havido</p><p>ainda mais hidrogênio e ainda menos dos elementos mais pesados.</p><p>Voltando ainda mais o relógio, o astrônomo</p><p>chega a um momento em que o Universo continha</p><p>nada além de hidrogênio - sem carbono, sem oxigênio,</p><p>e nenhum dos outros elementos dos quais</p><p>planetas e vida são feitos. Este momento deve</p><p>marcaram o início do Universo.</p><p>ory tornou-se insustentável por causa da descoberta do</p><p>remanescente da bola de fogo cósmica (página 15).</p><p>110</p><p>A religião da ciência</p><p>Agora, TRÊS LINHAS de cvideiice - os movimentos</p><p>das galáxias, as leis da termodinâmica,</p><p>e a história de vida das estrelas - apontava para uma conclusão;</p><p>todos indicavam que o Universo teve um começo.</p><p>Alguns cientistas morderam a bala e ousaram perguntar</p><p>"O que veio antes do começo? " Edmund Whittaker,</p><p>um físico britânico, escreveu um livro sobre religião</p><p>e a nova astronomia chamada O Começo e</p><p>Fim do Mundo, no qual ele disse: "Não há</p><p>para supor que a matéria e a energia existiam</p><p>antes e de repente foi galvanizado em ação. Durante</p><p>o que poderia distinguir aquele momento de todos os outros</p><p>momentos na eternidade?" Whittaker concluiu: "É</p><p>mais simples postular a criação ex Jiihilo - Vontade divina</p><p>111</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>constituindo a Natureza do nada." Alguns foram</p><p>ainda mais ousado, e perguntou "Quem era o primeiro-ministro</p><p>Motor?" O teórico britânico Edward Milne escreveu</p><p>um tratado matemático sobre relatividade que concluiu</p><p>dizendo: "Quanto à primeira causa do Universo,</p><p>no contexto da expansão, isso é deixado para o</p><p>leitor para inserir, mas nossa imagem está incompleta sem</p><p>Ele."</p><p>Mas as opiniões da maioria dos físicos e astrônomos</p><p>estão mais próximas da de Santo Agostinho, que, perguntando</p><p>o que Deus estava fazendo antes de fazer o céu</p><p>e Terra, deu a resposta: "Ele estava criando o Inferno para</p><p>pessoas que fizeram perguntas como essa." Na verdade, alguns</p><p>cientistas proeminentes começaram a sentir a mesma irritação</p><p>sobre o Universo em expansão que Einstein havia expressado</p><p>antes. Eddington escreveu em 1931: "Não tenho</p><p>machado para moer nesta discussão", mas "a noção de um</p><p>o começo é repugnante para mim ... Eu simplesmente não acredito</p><p>que a ordem atual das coisas começou com</p><p>um estrondo. . . o Universo em expansão é absurdo. .</p><p>.</p><p>incrível... isso me deixa frio", o químico alemão,</p><p>Walter Nernst, escreveu: "Para negar a duração infinita</p><p>do tempo seria trair os próprios alicerces</p><p>da ciência." Mais recentemente, Phillip Morrison de</p><p>112</p><p>A RELIGIÃO DA CIÊNCIA</p><p>O MIT disse em um filme da BBC sobre cosmologia: "Acho difícil</p><p>aceitar a teoria do Big Bang; / gostaria de rejeitar</p><p>ity e Allan Sandage do Observatório Palomar,</p><p>que estabeleceu a uniformidade da expansão da</p><p>o Universo até quase dez bilhões de anos-luz,</p><p>disse: 'É uma conclusão tão estranha, . . não pode</p><p>realmente seja verdade, ^^ (Os grifos são meus.)</p><p>Há um estranho toque de sentimento e emoção em</p><p>essas reações. Eles vêm do coração, enquanto</p><p>você esperaria que os julgamentos viessem do</p><p>cérebro. Por que?</p><p>Acho que parte da resposta é que os cientistas não podem</p><p>pensamento de um fenômeno natural que</p><p>não pode ser explicado, mesmo com tempo e</p><p>dinheiro. Existe um tipo de religião na ciência; é</p><p>a religião de uma pessoa que acredita que há ordem</p><p>e harmonia no Universo, e cada evento pode</p><p>ser explicado de forma racional como o produto de alguns</p><p>evento anterior; todo efeito deve ter sua causa;</p><p>não há Causa Primeira. Einstein escreveu: "O cientista</p><p>é possuído pelo senso de causalidade universal".</p><p>Essa fé religiosa do cientista é violada pela</p><p>descoberta de que o mundo teve um começo sob condições</p><p>em que as leis conhecidas da física não são</p><p>113</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>válido, e como produto de forças ou circunstâncias que</p><p>não é possível descobrir. Quando isso acontece, o cientista</p><p>perdeu o controle. Se ele realmente examinou as implicações,</p><p>ele ficaria traumatizado. Como de costume quando confrontado</p><p>Com o trauma, a mente reage ignorando as implicações:</p><p>Na ciência, isso é conhecido como "recusar-se a</p><p>especular" - ou banalizar a origem do mundo</p><p>chamando-o de Big Bang, como se o Universo fosse um</p><p>Foguete.</p><p>Considere a enormidade do problema. A ciência tem</p><p>provou que o Universo explodiu em existência em um</p><p>certo momento. Ele pergunta: Que causa produziu isso</p><p>efeito? Quem ou o que colocou a matéria e a energia</p><p>o Universo? O Universo foi criado a partir de</p><p>nada, ou foi reunido a partir de pré-existentes</p><p>materiais? E a ciência não pode responder a essas perguntas</p><p>porque, segundo os astrônomos, em</p><p>nos primeiros momentos de sua existência o Universo foi</p><p>comprimido em um grau extraordinário e consumido</p><p>pelo calor de um fogo além da imaginação humana.</p><p>O choque daquele instante deve ter destruído</p><p>cada partícula de evidência que poderia ter produzido um</p><p>pista para a causa da grande explosão. Um todo</p><p>mundo, rico em estrutura e história, pode ter existido</p><p>114</p><p>A RELIGIÃO DA CIÊNCIA</p><p>antes que nosso Universo aparecesse; mas se isso acontecesse, a ciência</p><p>não posso dizer que tipo de mundo era. Uma boa explicação</p><p>pode existir para o nascimento explosivo de nosso</p><p>Universo; mas se isso acontecer, a ciência não pode descobrir o que</p><p>A explicação é. A busca do passado pelo cientista</p><p>termina no momento da criação.</p><p>Este é um desenvolvimento extremamente estranho, inesperado</p><p>por todos, exceto pelos teólogos. Eles sempre</p><p>aceitou a palavra da Bíblia: No princípio</p><p>Deus criou o céu e a terra. Para o qual St.</p><p>Agostinho acrescentou: "Quem pode entender esse mistério</p><p>ou explicar para os outros? " É inesperado porque</p><p>A ciência teve um sucesso extraordinário no rastreamento</p><p>a cadeia de causa e efeito para trás no tempo. Nós</p><p>foram capazes de conectar a aparência do homem em</p><p>este planeta até a travessia do umbral da vida,</p><p>a fabricação dos ingredientes químicos da vida</p><p>dentro de estrelas que já expiraram há muito tempo, a formação</p><p>dessas estrelas das névoas primordiais, e o</p><p>expansão e resfriamento da nuvem de gases original</p><p>fora da bola de fogo cósmica.</p><p>Agora gostaríamos de prosseguir com essa investigação</p><p>de volta no tempo, mas a barreira para um maior progresso</p><p>parece intransponível. Não é uma questão de outro</p><p>115</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>ano, mais uma década de trabalho, mais uma medida,</p><p>ou outra teoria; neste momento parece que</p><p>a ciência nunca será capaz de levantar a cortina sobre o</p><p>mistério da criação. Para o cientista que viveu</p><p>Por sua fé no poder da razão, a história termina</p><p>como um pesadelo. Ele escalou as montanhas da ignorância;</p><p>ele está prestes a conquistar o pico mais alto; como</p><p>ele se puxa sobre a pedra final, ele é saudado por</p><p>um grupo de teólogos que estiveram sentados lá</p><p>por séculos.</p><p>116</p><p>Epílogo</p><p>Agora, os astrônomos estão geralmente de acordo</p><p>sobre como o Universo começou, o que eles</p><p>tem a dizer sobre como isso vai acabar? À primeira vista, ele</p><p>parece que o Universo deve continuar a se expandir</p><p>eternamente. À medida que as galáxias se separam e as distâncias</p><p>entre eles aumentam, o espaço fica mais vazio.</p><p>Eventualmente, todas as galáxias estão sozinhas, sem vizinho</p><p>em vista.</p><p>Dentro das galáxias isoladas, as estrelas velhas se extinguem</p><p>uma a uma, e cada vez menos novas estrelas são</p><p>formado para substituí-los. As estrelas são a fonte do</p><p>energia pela qual todos os seres vivem. Quando a luz de</p><p>a última estrela se extingue, o Universo se desvanece em</p><p>escuridão, e toda a vida chega ao fim.</p><p>117</p><p>DEUS E OS ASTRÔNOMOS</p><p>Mas muitos astrônomos rejeitam essa imagem de uma morte</p><p>Universo. Eles acreditam que a expansão do</p><p>Universo v ^ mal não continuar para sempre porque a gravidade,</p><p>pulHng de volta para as galáxias que se movem para fora, deve</p><p>retardar sua retirada. Se a força da gravidade for suficiente</p><p>forte, pode interromper a expansão em alguns</p><p>ponto no futuro.</p><p>O que acontecerá então? A resposta é o ponto crucial de</p><p>esta teoria. Os elementos do Universo, mantidos em um</p><p>equilíbrio entre o impulso</p>