Dados essenciais
- A NASA explica que a expansão do universo estica a luz e aumenta o seu comprimento de onda, deslocando-a para o vermelho.
- O desvio pode ser medido comparando características conhecidas do espectro observado com as respetivas posições de referência; a ESA especifica o uso de linhas atómicas de emissão ou absorção e de espectros laboratoriais.
- A ESA distingue o desvio Doppler, associado ao movimento relativo através do espaço, do desvio cosmológico, causado pela expansão do espaço.
- A NASA assinala que a luz dos objetos mais distantes demora mais tempo a chegar e permite observar épocas anteriores do universo.
- A NASA situa há aproximadamente cinco mil milhões de anos o início da aceleração da expansão e atribui-a à energia escura.
Fichas relacionadas
A luz de uma galáxia distante pode chegar com um comprimento de onda maior do que aquele que tinha quando foi emitida. Como os comprimentos de onda mais longos se encontram na direção da extremidade vermelha do espectro visível, o fenómeno chama-se desvio para o vermelho. No caso cosmológico, a luz estica-se enquanto atravessa um universo em expansão.
Como é medido
Os astrónomos analisam o espectro da luz recebida e procuram características cuja posição de referência é conhecida. A NASA cita, por exemplo, linhas de absorção: ao comparar a sua localização observada com a posição normal no espectro, determina-se o desvio cosmológico.
A Agência Espacial Europeia explica que as linhas de emissão e absorção dos átomos surgem em comprimentos de onda conhecidos. Por isso, o espectro de uma galáxia ou de um quasar distante pode ser comparado com um espectro de referência obtido em laboratório para medir quanto essas linhas se deslocaram.
Expansão do espaço e efeito Doppler
O desvio cosmológico está relacionado com o efeito Doppler, que também desloca ondas quando uma fonte e um observador se movem um em relação ao outro. Mas a ESA distingue os dois casos: o desvio Doppler comum deve-se ao movimento relativo através do espaço, enquanto o desvio cosmológico é causado pela expansão do próprio espaço. Assim, dois objetos que permanecem em repouso em relação ao seu ambiente local podem observar um desvio para o vermelho se o espaço entre eles se expandir.
A ESA propõe como analogia uma massa de pão com passas. Antes de ir ao forno, as passas estão em repouso dentro da massa; quando esta cresce, a distância entre elas aumenta. A comparação ilustra como as separações aumentam durante a expansão, mas não descreve todos os pormenores do universo.
O que revela sobre o universo
A página da NASA sobre o telescópio espacial Hubble assinala que, em geral, quanto mais distante está uma galáxia, maior é o seu desvio para o vermelho. A relação entre a distância de uma galáxia e a velocidade a que se afasta é conhecida como lei de Hubble. A espectroscopia — o estudo da luz decomposta nos seus componentes — permitiu a Edwin Hubble confirmar que as galáxias se afastam; o telescópio espacial que tem o seu nome contribuiu para melhorar a precisão das medições da taxa de expansão.
O desvio também abre uma janela para a história cósmica. A luz dos objetos distantes demora mais tempo a chegar, pelo que os observamos tal como eram quando a emitiram. Ao esticar-se, a luz pode passar do intervalo visível para o infravermelho. O Hubble dispõe de detetores sensíveis à luz ultravioleta, visível e infravermelha; o telescópio espacial James Webb, com visão infravermelha, amplia o alcance das observações a galáxias mais antigas e permite estudar novamente algumas galáxias remotas.
A expansão ao longo do tempo
Segundo a explicação da NASA, a expansão inicial do universo começou a desacelerar quase de imediato devido à gravidade e voltou a acelerar há aproximadamente cinco mil milhões de anos. A NASA atribui essa aceleração à energia escura. A mesma página apresenta o desvio para o vermelho e as medições da expansão realizadas com o Hubble como ferramentas para estudar a forma como o universo muda.
Em conjunto, a medição dos espectros liga um sinal observável — o deslocamento de características da luz — à expansão do espaço e à época em que essa luz iniciou a sua viagem.