Qual a luz mais antiga do Universo que já observamos

Existem expressões às quais nos acostumamos tanto que não nos surpreendem mais. Mas, se repensarmos um pouco, elas podem despertar nossa curiosidade.

De vez em quando, por exemplo, ficamos sabendo que os cientistas detectaram um astro até então desconhecido, que fica a bilhões de anos-luz de distância.

A menos que a descoberta altere a imagem que as pessoas comuns têm do cosmos, costumamos ficar apenas com esta informação básica.

Mas, se nos detivermos nessa questão dos "anos-luz" e recordarmos que um único ano-luz equivale a cerca de 9,46 trilhões de quilômetros, a magnitude do percurso realizado pela luz para chegar à Terra é mais do que impactante... é inconcebível.

Embora se trate de uma unidade de distância, o ano-luz nos conta quanto tempo levou a viagem.

O Sol, nossa estrela mais próxima, está a cerca de 149,6 milhões de quilômetros. Por isso, seus raios levam cerca de oito minutos para chegar à Terra.

Mas a luz que vemos hoje da galáxia de Andrômeda, em noites escuras e céus claros, saiu dali há cerca de 2,5 milhões de anos.

Só isso já é desconcertante. Mas não é nada em comparação com o tempo com que lidam os astrônomos, que chega a ser, digamos... astronômico.

A tecnologia nos permite observar restos do passado, que formam as origens do Universo. Tudo graças a essa luz inimaginavelmente antiga que atravessou a imensidão do cosmos até chegar até nós.

Será que isso significa que a luz é eterna? Ou irá se apagar algum dia?

E, já que estamos no assunto, qual é a luz mais antiga que já observamos até hoje?

A luz onipresente

"A luz mais antiga do Universo nos chega do fundo cósmico de micro-ondas, emitida quando o Universo tinha cerca de 300 mil anos de existência", afirmou o astrônomo Matthew Middleton, da Universidade de Southampton, no Reino Unido, ao programa de rádio CrowdScience, do Serviço Mundial da BBC.

O Universo começou com o Big Bang há cerca de 13,8 bilhões de anos. Mas, inicialmente, era um plasma extremamente quente.

Durante esses cerca de 300 mil anos, os fótons, que são as partículas elementares que compõem a luz e toda a radiação eletromagnética, não podiam viajar livremente porque se chocavam constantemente com partículas carregadas.

"Mas, à medida que o Universo se expandia, ele se resfriava e, quando se resfriou o suficiente para que os prótons e elétrons se combinassem e formassem um átomo de hidrogênio, os fótons conseguiram escapar", explica Middleton. "Essa radiação ficou viajando até nós desde então."

Este evento se chama "recombinação". Ele marcou o momento em que "o Universo se tornou transparente pela primeira vez", segundo ele.

Por isso, existe uma espécie de pico na linha temporal do Universo, onde, de repente, é liberada muita energia que, agora, está em toda parte.

"É muito importante porque nos conta como o Universo desenvolveu sua estrutura", prossegue o astrônomo. "É a impressão digital da criação."

Esta digital, de fato, está em todos os lugares. E, se você tiver idade suficiente para recordar a estática dos antigos televisores analógicos, já a terá visto.

Esse ruído branco provém, em parte, da radiação cósmica de fundo de micro-ondas descrita por Middleton. Ela viajou pelo cosmos por 13 bilhões de anos até chegar até nós.

Mas, além do fundo cósmico de micro-ondas, qual é o objeto individual mais antigo que conseguimos observar?

A luz mais antiga

Os astrônomos tentaram determinar a idade de estrelas individuais localizadas nas proximidades do Sistema Solar. E a HD 140283 foi objeto de estudos detalhados para sua estimativa.

Apelidada de "Estrela de Matusalém", ela se encontra no nosso entorno galáctico e é considerada uma das estrelas mais antigas, cuja idade pode ser medida de forma confiável.

Calcula-se que ela tenha surgido logo depois do próprio Universo, pois ela faz parte das primeiras gerações de estrelas formadas após o Big Bang. Mas isso se refere exclusivamente à sua idade intrínseca como objeto e, aqui, estamos falando de luz.

Do ponto de vista cosmológico, sua luz não é particularmente antiga. A uma distância de cerca de 190 anos-luz, os fótons que detectamos hoje foram emitidos há apenas este tempo.

Mas nossa pergunta, na verdade, é: qual é a luz mais antiga que já observamos, procedente de um objeto individual.

A resposta, neste caso, não está nas estrelas próximas, por mais antigas que sejam, mas sim nas galáxias primordiais extremamente distantes, cuja luz foi emitida quando o Universo tinha "apenas" centenas de milhões de anos e viajou por todo esse período até que pudéssemos observá-la.

O recorde da estrela mais antiga e distante é da JADES-GS-z14-0. Sua luz partiu quando o Universo tinha cerca de 300 milhões de anos, ou seja, ela tem mais de 13,4 bilhões de anos de idade.

Mas, em meados de 2025, surgiu uma concorrente: a estrela MoM-z14. Sua luz foi emitida cerca de 20 milhões de anos antes. Ou seja, ela é um pouco mais próxima do Big Bang.

Descrita como "milagre cósmico" pela equipe de cientistas que a detectou com o telescópio espacial James Webb, sua descoberta aguarda a revisão de pares para ser confirmada como o ponto mais longínquo e, ao mesmo tempo, mais antigo já detectado por um instrumento científico humano.

A MoM-z14 é um eco de um passado muito remoto. Mas não podemos esquecer que o Universo é tão colossal que, quando essas luzes chegam até nós, os objetos que as emitiram já não são os mesmos.

O que os astrônomos observam é o que ela foi: um ponto que indica que existiu uma galáxia, que talvez seja agora uma galáxia gigantesca... ou sabe-se lá o quê.

Quando olhamos para as luzes no firmamento, viajamos através do tempo. Mas o que acontece com o futuro? Será que a luz tem data de validade?

Brilho eterno

Se os cientistas já detectaram luzes que começaram sua viagem quase desde a aurora do tempo, isso significa que a luz nunca se apaga?

"Os fótons são complicados", responde Matthew Middleton.

"Mas não é preciso se aprofundar muito para verificar que a energia se conserva em qualquer sistema fechado. Esta é a primeira lei da termodinâmica. Ou seja, a energia não desaparece, só muda de forma."

"Um fóton é uma forma de energia e essa energia sempre existirá de alguma forma. Os fótons podem mudar, mas a energia permanece", explica o astrônomo.

Mas como os fótons podem se transformar em outra coisa?

"Você pode obter fótons que produzem matéria e partículas de antimatéria", responde ele. "Por isso, você consegue ver a luz literalmente se transformando em matéria. De fato, é por isso que nós existimos."

"Mas os fótons também podem ser absorvidos", segundo Middleton.

Quando um fóton se choca com um átomo, sua energia pode ser absorvida e fazer com que um elétron suba para um nível de energia mais alto, explica ele.

Neste caso, o fóton deixa de existir como partícula independente e o elétron "salta" para um estado excitado, levando consigo a energia fornecida pelo fóton. E, se o fóton tiver energia suficiente, pode até arrancar completamente o elétron do átomo, em um processo conhecido como ionização.

"Essa energia já não se encontra na forma de fóton, mas sim é armazenada temporariamente no elétron e no núcleo", explica o astrônomo.

"Mas ela continua existindo e, mais adiante, pode voltar a ser emitida na forma de luz, talvez com energia ligeiramente diferente. Ela muda, se movimenta, mas nunca é totalmente destruída."

"Existe outra forma de observar isso. Se fosse criado algo que lançasse um fóton para o Universo e ele nunca interagisse com nada, seria um fóton para sempre. Nunca se apagaria... e, se fizesse, enlouqueceria muitos físicos."

"Ou seja, em princípio, a luz dura para sempre", conclui Middleton.

A luz, portanto, não tem data de validade. Se viajasse pelo espaço vazio, continuaria brilhando para sempre.

"E, mesmo se interagisse com outra coisa, ela não seria destruída. A luz apenas se transformaria em uma forma diferente de energia."

Ouça neste link o episódio do programa de rádio CrowdScience, do Serviço Mundial da BBC, que deu origem a esta reportagem.