Na década de 1920, o mundo científico conheceu uma nova teoria para a explicação do redshift, outras medidas de distância no universo e funcionamento luminoso: a Teoria da Luz Cansada - proposta por Fritz Zwicky, um astrofísico suíço, durante seus anos de trabalho e estudo no Instituto de Tecnologia da Califórnia -.
O tópico de maior discussão para a teoria é o redshift (ou “desvio para o vermelho”). Esse termo se trata de uma medida do aumento do comprimento de onda, e consequente diminuição da frequência, quando uma fonte emissora de ondas eletromagnéticas se afasta de um observador. Essa análise de medição acontece através do Efeito Doppler - efeito da frequência de ondas entre um ponto de emissão e um ponto de observador - e tem uma importância central na explicação da expansão do universo.
Figura 1 - Espectro eletromagnético: quanto maior o comprimento de onda, menor a frequência (tendência para o vermelho)
A importância acontece exatamente porque esse desvio é resultado da expansão do espaço: cada galáxia, nessas distâncias gigantescas que se encontram, emitem um tipo de luz. Essa luz tem a luminosidade esticada conforme percorrem grandes distâncias e, assim, é medida pelo redshift, já que a cor das ondas emitidas vão tender para o vermelho. Com essa medição, pode-se analisar como as distâncias aumentam e de fato acontecem, com o passar do tempo e, assim, comprovar a expansão do universo observável, mesmo com as velocidades exorbitantes que essas galáxias devem percorrer.
Nesse cenário de entender as distâncias das galáxias dentro do universo, ainda na década de 1920, Edwin Hubble - um dos astrônomos mais importantes do século, com pesquisas que estabeleceram a base da cosmologia moderna - e George Lemaitre - astrônomo belga que nomeou a “teoria do átomo primordial” - conseguiram descobrir algo. Compreenderam que, quanto mais distante uma galáxia se encontra, mais rápido ela se afasta do observador.
Figura 2 - Universo pelas lentes de James Webb (Webb Finds Early Galaxies Weren’t Too Big for Their Britches After All, Flickr, disponível em: <https://www.flickr.com/photos/nasawebbtelescope/53949426179/in/album-72177720313923911>.)
Resumindo: o universo se expande, a luz emitida percorre distâncias muito grandes em velocidades muito altas e, assim, tende a desviar para o vermelho. O que é testado e analisado no contexto hodierno, por cientistas como Lior Shamir - da Universidade do Estado do Kansas - é como o desvio para o vermelho funciona dentro dessas velocidades mais altas.
É nesse cenário que o paradigma de Fritz Zwicky volta à tona. A teoria da luz cansada foi assim proposta: à medida que a luz viaja nessas distâncias colossais e se arrasta pelos campos gravitacionais, ela perde energia pelo atrito dinâmico com a matéria existente no trajeto. Assim, quanto mais longe e rápido a luz viaja, mais “cansada” ela fica. Quanto maior esse “cansaço”, menor é a velocidade, e como o comprimento de onda é inversamente proporcional à velocidade, maior o comprimento de onda; se o comprimento de onda é maior, mais perto do vermelho ele está, no espectro. Para Zwicky, o redshift não dependeria apenas da velocidade das galáxias mas também dessa perda de energia.
Entretanto, com o passar dos anos e estudos mais avançados, essa teoria foi deixada de lado, pois nunca houve nenhuma evidência empírica de que os fótons - partículas elementares da luz, que têm massa nula e transportam matéria - de fato perdessem energia enquanto percorrem alguma distância. Além disso, as teorias mais aceitas provam a expansão do universo pela teoria do Big Bang, que tem mais provas e estudos comprobatórios. Para Zwicky era uma ilusão a ideia de que galáxias mais vermelhas estavam de fato mais distantes (por serem mais rápidas, já que estavam mais afastadas), pois elas poderiam estar vermelhas pela energia que perdem ao viajar pelo universo - e não necessariamente se afastando -.
Foi com o artigo publicado por Lior Shamir em agosto de 2024, tendo em vista as análises de pesquisas e telescópios, como, por exemplo, as atualizações do James Webb (James Webb no JCB, por Beatriz Franco), que o paradigma da Luz Cansada foi revisitado. No resumo do artigo, o pesquisador já cita “(...)Essa observação pode ser a primeira observação empírica direta reproduzível para o modelo de "luz cansada" de Zwicky.” (Shamir, Particles 2024, 703)
Shamir explica o redshift de maneira que possa ser afetado pela velocidade linear do objeto, pela velocidade de rotação dele e pela velocidade de rotação da Via Láctea. Tudo isso afetaria de fato o efeito de deslocamento com efeito Doppler, se não fosse pelo fato das velocidades de rotação serem insignificantes perto das velocidades lineares, ao ponto de serem ignoradas em modelos comuns de redshift - com a análise ainda de que quando o desvio para o vermelho da galáxia é maior, a velocidade de rotação é ainda menor. O pesquisador traz então o questionamento dessa velocidade de rotação de objetos, quando não descartados, como um dos fenômenos mais misteriosos da natureza, fazendo dela o tópico de seu estudo.
Lior traz a estudo “4724 galáxias que estão dentro de 60◦ do polo galáctico sul e 8753 galáxias que estão dentro de 60◦ do polo galáctico norte” (Shamir, Particles 2024, 707) e entende como a velocidade de rotação de galáxias no mesmo sentido é significativamente maior que a de rotação de galáxias em sentidos opostos. Foi a observação dessas velocidades de rotação que foi citada como a “talvez primeira evidência empírica” do paradigma de Zwichy.
Isso porque foi comprovado em estudos e atualizações recentes que o universo primitivo fotografado por James Webb é diferente do modelo primitivo previsto: as galáxias mais antigas não têm a mesma idade quando observadas nas medidas do redshift comparadas às do telescópio. No cenário experimental, é difícil medir em escala cosmológica como o redshift aumenta, já que a única informação que pode ser obtida é o desvio para o vermelho observado de onde está o observador - do planeta Terra. Assim, o complicado é provar se o desvio para o vermelho de uma galáxia é maior porque ela realmente se afasta com grande velocidade da Terra ou por algum outro motivo… Como a perda de energia de fótons, de Zwichy!
Fato é que ao usar a velocidade de rotação do planeta Terra dentro da Via Láctea, espera-se um pequeno redshift por causa da velocidade de rotação do planeta e que isso impacte as galáxias que giram na mesma direção da nossa de modo distinto do modo que impacta as que giram em relação oposta. E, como escreveu Shamir, mais factível ainda é que esse impacto cresce com o redshift, sugerindo que não é apenas a velocidade que leva ao desvio. “A ideia de que o desvio para o vermelho pode mudar com a distância, e não necessariamente com a velocidade, pode ser uma indicação que apoia a teoria centenária de Fritz Zwicky” (Shamir, Particles 2024, 710).
Entre tantos paradigmas, teorias e pesquisas, a astrofísica e as explicações para o destino e origem do universo vêm crescendo e se solidificando. Muito do que chega para nós deve ser entendido como fruto de trabalhos centenários e que devem ser celebrados! Desafios são aceitos e não derrubarão alguma teoria tão rápido assim: o Big Bang continua sendo a mais aceita e segue em terra firme! (Big Bang em terra firme no JCB, por Júlia Puppi)
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
[1] Zwicky, F. (1929), «On the Red Shift of Spectral Lines through Interstellar Space», Proceedings of the National Academy of Science, 15 (10): 773–779,
Bibcode:1929PNAS...15..773Z, PMID 16577237, doi:10.1073/pnas.15.10.773.
[2] Sharmi, L (2024), << An Empirical Consistent Redshift Bias: A Possible Direct Observation of Zwicky’s TL Theory >> particles-07-00041.pdf
[3] DO, Redação. Renasce teoria de 100 anos que descarta Big Bang. Site Inovação Tecnológica.>>Renasce teoria .
[4] SPACETODAY. JAMES WEBB DESAFIA O BIG BANG – A TEORIA DA LUZ CANSADA. Spacetoday.com.br. Space Today
[5] Soares, D (2024), <> Luz cansada. Ufmg.br. UFMG
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