A descoberta espacial que muda tudo o que sabemos sobre o universo

Mine was uma daquelas noites, algumas semanas depois de o Telescópio Espacial James Webb ter começado a enviar as suas primeiras visões profundas do passado. Um amigo mandou mensagem: “Estás a ver isto?” Limpei uma migalha do trackpad, afastei o gato do teclado e vi imagem atrás de imagem a inundar o ecrã, como se alguém estivesse a levantar a corda de veludo para a sala VIP do universo. As cores eram deslumbrantes, sim, mas foi o facto de estar errado que me tirou o fôlego: demasiado brilhante, demasiado grande, demasiado cedo. Algo tinha mudado - e nós conseguíamos senti-lo, mesmo num apartamento apertado que cheirava levemente a torradas e a chuva fria. Em que é que tínhamos acabado de tropeçar, ao certo?

A noite em que o universo mudou

Não parecia uma revolução. Parecia um salpico de brilhos sobre veludo negro - pequenos rubis e safiras incrustados na escuridão. Os astrónomos chamam “vermelhas” às primeiras galáxias não porque estejam zangadas, mas porque a sua luz é esticada pela expansão do universo, cintilando para comprimentos de onda maiores quando nos chega. O Webb foi desenhado para ver essa luz esticada, para escutar as brasas mais ténues dos primeiros poucos centenas de milhões de anos após o Big Bang. O que mostrou, nas suas primeiras épocas, parecia menos brasas e mais fogueiras.

Esperávamos pequenas coleções irregulares de estrelas no berço cósmico. Em vez disso, o telescópio continuava a apanhar galáxias lisas e robustas quando o universo mal tinha aprendido a andar. As massas sussurradas nos primeiros artigos eram do tipo que se associa a galáxias já assentadas depois de alguns milhares de milhões de anos de meteorologia cósmica - não a recém-nascidos. Isto não devia ser possível.

O quarto pareceu subitamente mais pequeno. Pensei em todas as salas de aula onde alguém como eu desenhava com a mão uma linha temporal arrumada: primeira luz, galáxias pequenas, fusões, crescimento e, depois, as grandes espirais e as elípticas gigantes. Quase se ouvia um lápis a partir. As visões do mundo não se quebram com um estrondo. Vergam, rangem e, depois, numa noite, a dobra transforma-se numa porta - e todos nos inclinamos para espreitar.

O que o Webb viu realmente

Essas primeiras imagens tornaram-se famosas, mas o seu poder vive nos números por detrás delas. Quando os astrónomos falam de desvio para o vermelho - redshift, ou simplesmente z - estão, na verdade, a falar de viagem no tempo. Um redshift de 10 significa que estás a ver o universo tal como era quando tinha apenas algumas centenas de milhões de anos. O Webb não é só uma câmara; é uma crónica, a ler luz antiga que foi esticada até ficar ténue pela expansão de tudo.

Nessa luz rarefeita, algumas galáxias pareciam enormes. Converte-se brilho em massa - mesmo de forma conservadora - e obtêm-se objetos com peso de pesos-pesados modernos. Alguns artigos apontavam candidatos com centenas de milhares de milhões de massas solares em redshifts em que a teoria só permitia crianças pequenas. É como encontrar um avô de barba grisalha nas fotografias de bebé. As pessoas começaram a rever contas, depois a suspeitar de pressupostos e, em seguida, a revê-los outra vez, em silêncio.

O peso da luz

Transformar luz em peso é um exercício delicado. É preciso saber como estrelas de tamanhos diferentes contribuem para o brilho de uma galáxia e quanta poeira se senta entre nós e elas, avermelhando a luz como um pub cheio de fumo. O Webb ajuda ao observar no infravermelho, onde a poeira manda menos. Mesmo assim, os críticos mais sérios das equipas levantaram alarmes razoáveis: e se estivermos a sobrestimar? E se a lente gravitacional - luz distante deformada e ampliada pela matéria entre nós e a fonte - nos tiver enganado?

São perguntas justas. No entanto, à medida que os meses passaram, mais observações com espectroscopia - a divisão da luz nas suas “impressões digitais” - confirmaram que pelo menos algumas destas galáxias estão tão longe e são tão intensas como pareciam ao início. Em suma: a juventude do universo não foi modesta nem vagarosa. Foi musculada.

Porque é que os nossos manuais encolheram

A maioria de nós cresceu com uma espécie de romance de formação cósmico. O Big Bang prepara o cenário, o universo arrefece, as primeiras estrelas acendem-se, pequenas galáxias fundem-se em médias, o tempo alisa as imperfeições e - tcharam - surgem grandes estruturas. Essa história não está errada, mas de repente parece paciente demais. Se o universo inicial conseguiu montar gigantes depressa, então os motores do crescimento galáctico funcionaram mais quentes, mais inteligentes ou simplesmente mais estranhos do que suspeitávamos.

A matéria escura - o andaime invisível que mantém as galáxias coesas - está no centro disto. No nosso melhor modelo, a matéria escura aglomera-se cedo e puxa a matéria comum para os seus poços gravitacionais. As estrelas acendem-se, as galáxias ganham forma, e tudo se expande com a expansão. Mas a taxa importa. Se as galáxias-bebé massivas do Webb forem reais e comuns, então ou a matéria escura pôs a mesa muito mais cedo, ou a formação estelar dentro desses halos foi espantosamente eficiente. A linha temporal que ensinamos às crianças parecia, de súbito, instável.

Os cientistas adoram os seus gráficos preferidos - curvas arrumadas que dizem: “Vês? Nós percebemos.” Ninguém quer abdicar deles; ninguém quer agarrar-se a eles também. A alegria estranha de estar vivo num momento destes é o quão libertador ele é: o universo é maior do que os nossos gráficos. Há espaço para a surpresa outra vez.

Estar errado em público

Todos já tivemos aquele momento em que a coisa de que tinhas tanta certeza afinal era a colina errada onde morrer. Talvez seja uma receita que juravas precisar de mais sal, ou um atalho que acabava num portão fechado. A ciência é basicamente esse momento, profissionalizado e escrito em PDFs cheios de LaTeX. Ao início, dói. Depois, torna-se viciante.

Nessa noite, a percorrer reações de astrónomos, não vi desespero. Vi curiosidade afiada como uma lâmina. Alguém brincou com a ideia de reescrever aulas ao fim de semana. Alguém saudou os estudantes que poderiam construir carreiras sobre os escombros. Admitir que o céu te ultrapassou é um tipo estranho de alívio.

Sejamos honestos: ninguém faz isto todos os dias. Na maioria dos dias, a investigação é email, ficheiros de calibração, a lenta separação do sinal do ruído. Depois, um telescópio como o Webb entrega-te uma caixa a chocalhar cheia de “sim, mas e se…”, e, de repente, o café sabe mais forte. A surpresa só assusta se achares que tens de ter todas as respostas.

Possíveis vias de escape

Antes de atirares o manual de cosmologia para o compostor, lembra-te de que ainda estamos a peneirar. Uma via de escape é a poeira: se as galáxias-bebé forem mais poeirentas do que esperávamos, a sua luz pode imitar populações mais velhas e mais pesadas. Isso faria com que parecessem mais “fortes” do que são. Outra é a nossa receita para as estrelas. Se o universo inicial produziu mais estrelas massivas do que hoje - aquilo a que os astrónomos chamam uma função de massa inicial “top-heavy” - então a mesma quantidade de massa brilharia mais, enganando a nossa balança.

Depois há a lente gravitacional. Um aglomerado escondido entre nós e esses objetos primordiais pode ampliá-los, tal como um copo de vinho amplia o texto numa página. As equipas estão agora a mapear cuidadosamente os primeiros planos, à procura dessas distorções subtis. Alguns candidatos já foram “reduzidos” por medições de distância melhores. Outros mantiveram-se firmes como montanhas teimosas.

O elemento imprevisível: a personalidade da matéria escura

A matéria escura devia ser fria e silenciosa, uma contabilista cósmica que faz contas mas nunca fala. E se for mais sociável? Modelos em que a matéria escura interage consigo própria, ou com a matéria normal de formas tímidas no universo inicial, podem alterar a rapidez com que a estrutura se forma. Isto não são fantasias; são variações testáveis sobre um tema que já encaixa muito do que vemos.

Ninguém quer deitar fora o melhor modelo que temos. Ajusta-se. Testa-se o ajuste. Vê-se onde ele se desfaz ou se fortalece. Pensa nisto como acrescentar mais um nó a uma rede: o padrão inteiro muda - às vezes lindamente, às vezes nem por isso. A parte divertida é que não sabes qual delas é até os dados chegarem.

O zumbido silencioso por detrás de tudo

Enquanto o Webb nos forçava a repensar a velocidade a que se fazem galáxias, os radioastrónomos afinavam para algo inquietante: uma linha de baixo cósmica. Ao observar pulsares de milissegundos - estrelas de neutrões em rotação que “ticam” como relógios - ao longo de muitos anos, colaborações como a NANOGrav relataram evidência de um fundo de ondas gravitacionais, um coro grave e ondulante provavelmente produzido por buracos negros colossais a fundirem-se ao longo da história do universo. Não é uma imagem; é uma banda sonora.

Esse zumbido sugere um universo ocupado com colisões mais cedo do que pensávamos. Se buracos negros monstruosos se emparelharam cedo, teriam precisado de galáxias gordas onde viver, e de tempo para se encontrarem. As crianças robustas do Webb, conheçam o coro inquieto dos pulsares. Duas experiências diferentes, dois sentidos muito distintos, uma história: um universo que não espera pelas nossas cronologias.

Lembro-me de ficar à janela depois de ler isso, com o ruído da cidade abafado pelo vidro duplo, e de pensar como é estranho conseguirmos ouvir a forma do espaço-tempo. Não se cheiram ondas gravitacionais nem se as prova, mas a mente faz algo semelhante: dá-lhes textura. A imagem maior começa a parecer menos um puzzle e mais um sistema meteorológico a aproximar-se.

O que isto faz à nossa ideia de tempo

Tratamos o tempo como um mestre-escola rigoroso: senta-te, espera a tua vez, as coisas acontecem pela ordem. O universo inicial parece ter sido mais como uma cozinha pop-up. Rápida, alegre, um pouco caótica. As estrelas acenderam, os metais foram forjados, os buracos negros foram alimentados - tudo com prazos que não anotámos. Se o cosmos é uma história, os primeiros capítulos não foram um lento preparo do cenário. Foram sequências de ação.

Isso muda algo em nós. Falamos do nosso lugar no mundo como se tivéssemos chegado tarde a um jantar elegante - mas talvez sejamos descendentes de uma rave. Há uma ternura nessa ideia. Foste feito de um universo que sabe correr e também sabe passear. Os teus ossos alojam paciência e fulgor.

A paciência e a luta

É aqui que a história volta à mó. As afirmações precisam de verificação, as amostras têm de crescer, os enviesamentos de ser desatados, o software reescrito, os telescópios agendados. As pessoas discutirão, com gentileza, sobre priors. As pessoas discutirão com menos gentileza sobre tempo de telescópio. É confuso porque é humano - e porque o céu não dá estrelas douradas por narrativas arrumadas.

Veremos mais espectroscopia dos candidatos mais brilhantes, uma contabilidade mais cuidada da poeira e da lente gravitacional, mais simulações a tentar fazer crescer um universo ocupado a partir de primeiros princípios. Se os enganos se evaporarem sob escrutínio, isso também é uma boa história. Se não evaporarem, é uma história melhor. A astronomia prospera quando o céu diz que não.

Lá fora, o próximo ciclo de observações do Webb já está em curso. Na Terra, escrevem-se candidaturas com a fúria suave que só um bom enigma consegue conjurar. Estudantes fazem listas de alvos às duas da manhã, playlists a confundirem-se com a aurora. Consigo ouvir agora o radiador a ranger, e sinto-me estranhamente confortado com a ideia de que o universo também está a ranger, a deslocar-se, a abrir espaço.

Porque é que isto parece pessoal

Nenhum de nós alguma vez tocará nessas galáxias iniciais. A sua luz é mais velha do que todas as histórias, mais velha do que qualquer discussão branda ao jantar. Então porque é que isto parece notícia de família? Porque a forma como contamos a história do universo é a forma como contamos a história de nós próprios. Quando o começo muda, o meio muda também.

Pensa na primeira vez que viste a Via Láctea sem o brilho da cidade - um rio pálido que quase se ouvia se o vento baixasse. Talvez te tenhas sentido muito pequeno. Talvez te tenhas sentido muito amparado. O ponto não é o tamanho. O ponto é que seres surpreendido pelo céu te torna poroso à surpresa na Terra. Começas a perdoar-te por não teres um plano a cinco anos. Começas a dizer sim à coisa grande e estranha.

O que observar a seguir

Mantém o olho nos levantamentos que cosem o quadro geral. A missão Euclid, da Agência Espacial Europeia, está a mapear a geometria do universo, “pesando” o andaime da matéria escura pela forma como ele curva a luz. O Telescópio Nancy Grace Roman, da NASA, vai varrer grandes faixas do céu com o seu olhar de grande campo, apanhando objetos raros em número. Juntos com o Webb, ou irão enquadrar as nossas anomalias no contexto - ou soltá-las para causarem ainda mais problemas.

Num compasso mais longo, a LISA - o observatório espacial de ondas gravitacionais - irá escutar as notas profundas de buracos negros supermassivos a colidirem, transformando esse zumbido de fundo numa sinfonia com instrumentos identificáveis. O Square Kilometre Array vai vasculhar o céu de rádio à procura de sinais da aurora cósmica, os primeiros suspiros das estruturas de hidrogénio. Se queres sentir o futuro a chegar, põe lembretes para isso. Não porque precises de todos os detalhes, mas porque a sensação de os postes da baliza se moverem é, por si só, um tipo de combustível.

Mais perto de casa

Entretanto, há um universo no teu passeio. As nuvens afinam e depois engrossam. O teu hálito desenha uma nebulosa privada no frio. Alguém na rua queima torradas, e o cheiro deriva como uma memória. Olhas para cima, e Órion ainda está onde o deixaste - mas agora também é mais velho, porque tu sabes mais sobre o seu passado.

Não temos muitos momentos em que o mapa inteiro inclina. Acho que este é um deles. Não porque todas as teorias estejam erradas, mas porque descobrimos uma veia de perguntas rica o suficiente para explorar durante décadas. Se o universo inicial se escreveu a negrito, nós também temos de escrever a negrito. Não com certezas em maiúsculas. Com jogo, com rigor, com paciência, com aquele tipo de espanto que deixa marca.

O último clique, silencioso

É tarde outra vez enquanto termino isto, e o apartamento tem aquele silêncio fundo da noite, pontuado por um autocarro a travar lá fora e pelo suspiro ocasional do radiador. Sei que muita gente se irrita quando jornalistas dizem “isto muda tudo”, porque a vida continua: o lixo continua a ter de ser levado, as crianças continuam a pedir histórias à hora de dormir. Mas quando um telescópio construído por mãos humanas, polido pelo fôlego humano, revela um universo que fez gigantes enquanto a tinta ainda estava fresca no tempo, algo de facto se desloca. Sente-se - como um clique no fundo da mente.

Talvez da próxima vez que levantares os olhos te lembres de que somos feitos de impaciência e de resistência, ambas. Talvez saboreies a doçura no ar depois da chuva e penses no hidrogénio a tornar-se estrelas. Talvez perdoes os rascunhos em ti. A mudança nem sempre grita. Às vezes é um salpico de pontos vermelhos numa página preta, a tocar-te no ombro, a perguntar se queres ver o primeiro ato outra vez da primeira fila.

Construímos um espelho e apontámo-lo ao ontem. O ontem devolveu o olhar - mais volumoso, sem arrependimento, glorioso. A chaleira ferve. O gato boceja. Algures, uma equipa marca tempo de telescópio e ousa sugerir que o início de tudo foi mais rápido, mais feroz, mais brilhante. E o resto de nós pode ver - e perguntar-se sobre o que mais, silenciosamente, para sempre, temos estado errados.