A Relatividade Geral (RG) vem englobar os conceitos subjacentes à RR, mas agora com a presença de matéria. É abandonada a noção de força gravítica. As equações de campo de Einstein dizem-nos como a presença de matéria encurva ou deforma o próprio espaço em que está inserida. A coerência desta teoria é espantosa, tendo previsto, entre outros fenómenos, o avanço do periélio de Mercúrio. A velocidade da luz permanece como um limite máximo absoluto, pois localmente todas as partículas descrevem trajectórias no espaço-tempo, no interior do seu cone de luz.
Porém, há uma característica importantíssima do nosso Universo, que resulta unicamente das observações, que é a sua expansão. Em 1929 Edwin P. Hubble verificou, com surpresa, que as galáxias se afastam umas das outras a velocidades proporcionais à distância a que se encontram. Esta propriedade veio provar a ideia de que o Universo tinha tido um início há um intervalo de tempo finito.
É fácil supormos que se um objecto está muito distante de nós, devido à velocidade de recessão a que está sujeito, possa ser visto com uma velocidade superior à da luz. No entanto, esta é uma velocidade cinemática e não uma velocidade física, pois localmente esse objecto pode ter velocidade nula (em relação à velocidade média da matéria do Universo). Definimos raio de Hubble como a distância tal à qual os objectos possuem velocidade de recessão igual à velocidade da luz (). Objectos dentro da esfera de Hubble terão velocidade inferior e, por oposição, objectos fora da esfera terão velocidade superior à da luz.
Se efectuarmos alguns cálculos para modelos teóricos que descrevem com boa aproximação o Universo observado, verificamos, com alguma surpresa que, se uma galáxia muito distante nos envia um sinal luminoso, este apesar de ter sido enviado no nosso sentido, começa por se afastar de nós. No entanto, como a esfera de Hubble está a aumentar o seu raio, acaba por alcançar esse sinal. A partir daí a distância dos fotões começa a diminuir e ao fim de algum tempo conseguimos captá-los.
A título de exemplo, consideremos que a idade do Universo é de milhares de milhões de anos (mma). Suponhamos que uma galáxia distante nos enviou um sinal luminoso no instante 1 mma. Pela figura , vemos que nesse instante a galáxia estava a 1.4 Giga Pc (1) de distância. No entanto esse sinal ainda se afastou mais de nós até atingir uma distância máxima de 2.1 Giga Pc. A partir daí, a sua distância diminui até que conseguimos captá-lo hoje.
Fig. A figura ilustra a distância a que o fotão está de nós desde o instante em que foi emitido pela galáxia: inicialmente ele afasta-se de nós devido à expansão, embora localmente viaje com velocidade , mas também devido à expansão o raio de Hubble aumenta, acabando por alcançá-lo. A partir daí a sua distância começa a diminuir.No próximo número veremos como é que a velocidade do fotão se comporta nesta caso e concluiremos este raciocínio.
(1) Giga Pc corresponde aproximadamente a Km.
Dr. Paulo Aguiar
CAAUL / FCUL
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