O Big-Bang e a radiação cósmica de fundo
O efeito de Doppler e o Universo em expansão
O efeito de Doppler
O efeito de Doppler, um fenómeno banal hoje em dia (clique para ouvir um exemplo), foi previsto teoricamente por Doppler em 1842 e escutado pela primeira vez em 1845, em Utreque, utilizando-se para o efeito uma locomotiva que transportava um grupo de trompetistas numa carruagem aberta, que passou por um grupo de músicos sensíveis às notas musicais. A variação da frequência, resultante do movimento relativo entre os trompetistas e os ouvintes, concordava com o previsto por Doppler.
Este mesmo efeito pode também ser observado num tanque de água, quando uma barra vibrando com frequência constante e movendo-se com velocidade constante produz ondas na superfície da água. No vídeo o observador que vê a barra a aproximar-se vê que as cristas de ondas sucessivas estão mais próximas (comprimento de onda menor / frequência maior), ao contrário do observador que vê a barra a afastar-se e vê que as cristas de ondas sucessivas estão mais afastadas (comprimento de onda maior / frequência menor).
Desconhecendo os trabalhos que Doppler publicou em 1842, Fizeau (re)descobre o mesmo efeito para a luz em 1848, quando explica a variação do comprimento de onda da luz proveniente das estrelas em função do movimento destas relativamente aos observadores na Terra. Mostrou igualmente que esse desvio podia ser usado para medir a velocidade radial de uma estrela (velocidade medida na direcção que une a Terra à estrela). Esta velocidade é medida através do desvio do comprimento de onda do espectro de absorção dos elementos que se encontram na atmosfera dessa estrela. Quer ver como varia a posição de uma risca do espectro de absorção com a velocidade radial que a estrela se aproxima ou afasta? Use o applet, onde pode variar a velocidade clicando nos botões à esquerda:
Source
Os desvios do comprimento de onda da luz são usualmente descritos de uma forma colorida. Quando o emissor se aproxima vemos comprimentos de onda menores e dizemos que há um desvio para o azul, pois é a direcção no espectro onde os comprimentos de onda são menores. Quando o emissor se afasta vemos comprimentos de onda maiores, dizemos então que há um desvio para o vermelho, pois é a direcção no espectro onde os comprimentos de onda são maiores.
O Universo em expansão
No começo do sec. XX era geralmente aceite que a nossa galáxia tinha a forma de um disco e estava isolada. Desconhecia-se porém se as nebulosas (Andrómeda por exemplo) estavam dentro ou fora da Via Lactea. Descobrir-se-á posteriormente que essas nebulosas, actualmente chamadas galáxias, se encontram bastante longe da nossa galáxia, graças às estrelas cefeides nelas contidas. Em 1912 Slipher começou a medir o espectro dessas galáxias. Em 1924 das 41 galáxias estudadas por Hubble 36 apresentavam um desvio para o vermelho.
Entre 1923 e 1929 Hubble fez um rastreio sistemático dos desvios espectrais das galáxias cujas distâncias conseguia determinar pelo método das cefeides. O resultado foi a descoberta da sua famosa lei de recessão das galáxias proporcionalmente à distância:
Hoje esta relação entre a distância e a velocidade com que as galáxias se "afastam" é vista como sendo uma prova de que o espaço entre as galáxias está a crescer, ou seja uma prova de que o Universo está em expansão. Note-se bem a subtileza: é o espaço entre as galáxias que está a expandir-se, não são as galáxias que quão mais distantes estão da Via Láctea mais depressa se afastam de nós, pois é inverosímil que a nossa galáxia seja um ponto especial do Universo!
© CFTC