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Qual foi a primeira cor do universo? E qual será a última?

Daniele Cavalcante

Existem muitas cores no cosmos. Nas inúmeras galáxias, há milhares de estrelas azuladas e alaranjadas, enquanto nuvens de hidrogênio são de um vermelho profundo. Isso sem falar nas cores invisíveis ao olho humano - como é o caso dos flashes de raios X e raios gama, das explosões de rádio e do brilho da radiação cósmica de fundo. Tudo isso forma um espetáculo colorido que impressiona qualquer um, mas… dentre todas essas cores, qual foi a primeira a surgir no universo?

Tudo começou 13,8 bilhões de anos atrás, com o Big Bang. Logo nos primeiros instantes deste fenômeno, quando o universo iniciou sua expansão, as temperaturas eram tão altas que a luz não existia. O cosmos teve que esfriar por uma fração de segundo antes que os fótons - as partículas que compõem a luz - pudessem finalmente aparecer, algo que levou cerca de 10 segundos.

Era Fóton

Conceito artístico da expansão do Universo, onde o espaço é representado em cada época em seções circulares (Imagem: NASA/WMAP)

Nesse momento, começou a chamada “época dos fótons”, ou Era Fóton (o período na evolução em que os fótons dominaram a energia do universo), quando os prótons e nêutrons haviam esfriado os núcleos de hidrogênio e hélio, e o espaço foi preenchido com um plasma de núcleos, elétrons e... claro, fótons. A temperatura do universo era de cerca de 1 bilhão de Kelvin.

Mas, embora nesse momento houvesse luz, ainda não havia cores. É que na época dos fótons as temperaturas eram tão altas que a luz não conseguia penetrar no plasma denso, e por isso a cor não seria visível a nenhum olho - humano ou não - até que os núcleos e elétrons esfriassem o suficiente para se ligarem aos átomos. Demorou 380.000 anos para o universo esfriar a este ponto. Então, finalmente os fótons já não interagiam com frequência com a matéria e o universo se tornou transparente.

Depois disso, o universo observável se tornou uma nuvem cósmica transparente de hidrogênio e hélio com 84 milhões de anos-luz de diâmetro, o suficiente para que os fótons pudessem fluir livremente através do espaço e do tempo. Este cenário é o que vemos hoje quando detectamos a radiação cósmica de fundo - o brilho da luz de uma época em que o universo finalmente se tornou visível, a uma temperatura de 3.000 Kenvin. Passaram-se alguns bilhões de anos enquanto o brilho esfriou até chegar a uma temperatura pouca coisa acima do zero absoluto.

Corpo negro

Com essa viagem no tempo, os cientistas conseguem ter uma boa ideia de qual era a primeira cor. O universo primitivo tinha uma temperatura quase uniforme por toda parte, e sua luz tinha uma distribuição de comprimentos de onda conhecidos como corpo negro - algo que absorve toda a radiação eletromagnética que nele incide. A princípio, o corpo negro não pode ser visto, porém eles emitem radiação de acordo com a temperatura da fonte de luz.

Conforme a temperatura da fonte luminosa aumenta, o corpo negro apresenta diferentes picos de emissão dos comprimentos de onda, começando pelas ondas de rádio, passando pelas micro-ondas, infravermelho, luz visível, ultravioleta, raios x e radiação gama. Em temperatura ambiente, corpos negros emitem infravermelho, por exemplo, e à medida que a temperatura aumenta, eles começam a emitir radiação em comprimentos de onda visíveis ao olho humano.

Um corpo negro com cerca de 3.000 Kelvin teria um brilho branco-alaranjado, semelhante à luz quente de uma lâmpada antiga de 60 watts. Devido às limitações físicas da nossa visão, se pudéssemos voltar ao período daquela primeira luz, provavelmente veríamos um brilho laranja semelhante à luz do fogo.

A primeira cor do universo, irradiada no corpo negro (Imagem: Planck/IPAC)

Passado, presente e um futuro de escuridão

Nos cem milhões de anos seguintes, à medida em que o universo continuou a se expandir e esfriar, o brilho alaranjado foi desaparecendo e dando lugar ao vermelho. Eventualmente, o universo começou a desbotar. Após cerca de 400 milhões de anos, as primeiras estrelas brilhantes brancas-azuladas começaram a se formar e uma nova luz apareceu. Quando estrelas e galáxias apareceram e evoluíram, o cosmos começou a ganhar uma nova cor, mais próxima à que conhecemos hoje.

Em 2002, Karl Glazebrook e Ivan Baldry calcularam a cor média de toda a luz que vemos das estrelas e galáxias hoje para determinar a cor atual do universo: um bege meio pálido, semelhante à cor de um café com leite - e por isso os cientistas chamaram esse tom de "café com leite cósmico".

Mas um dia, isso também mudará. As grandes estrelas azuis envelhecem e morrem e, em algum momento, em um futuro bem distante, apenas o brilho vermelho profundo das estrelas anãs permanecerá. Finalmente, depois de trilhões de anos, até a luz dessas anãs vai desaparecer, e o universo se tornará um mar negro. Todas as cores vão sumir com o tempo e o universo que conhecemos exibirá apenas uma escuridão eterna.

Fonte: Canaltech

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