Olá, professor Carlos Chilões.

Olá, João Miguel.

Professor, o ouvinte Ricardo Teixeira enviou-nos um e-mail e lança-lhe um desafio: apresentar a história do universo de uma forma breve num episódio do "Ciência Pop". Obrigado, Ricardo. Professor, vai ter de correr muito. Aceita o desafio?

Sim, eu gosto de desafios e é um prazer ainda maior quando é um desafio de um ouvinte.

Muito bem, vamos a isso? Vamos lá então. Quando é que tudo começou e como é que começou, professor Carlos Chilões?

Tanto quanto sabemos, o universo teve um início. E o início foi há cerca de 13,8 mil milhões de anos, portanto número redondo, 14 mil milhões de anos. Faz sentido a pergunta: e antes?

Isso.

Nós não sabemos nada sobre antes. Não sabemos absolutamente nada. E mesmo sobre o verdadeiro início, aqueles primeiros instantes, sabemos muito pouco. Falamos em Big Bang. É uma imagem que foi dada, mas trata-se da ideia de uma explosão. Mas nós não podemos pensar que se trata de que o universo era muito pequenino e começou a aumentar. O universo provavelmente é infinito. Não temos a certeza, mas se é infinito, sempre o foi. Portanto, o universo nasceu de uma concentração enorme de energia que era em todo lado e essa concentração começa a diminuir. Quando falamos em expansão, significa que há menos energia numa certa quantidade de espaço. E, portanto, é um processo que decorre até os dias de hoje, de contínuo arrefecimento e dispersão de energia. É isso que é a expansão do universo. Sobre o início, não sabemos quase nada. Sabemos que devia haver só energia. Se temos energia e a força, havia apenas uma força, a tal força unificada. As forças começaram a se separar, falamos de acordar das forças. A primeira a acordar foi a gravidade. Era preciso a gravidade depois para organizar a matéria, que na altura ainda não existia, havia só energia. A matéria havia de aparecer. Depois apareceu a força nuclear forte, depois apareceu a força eletrofraca, que se separou em duas partes, eletromagnética e fraca. Estavam disponíveis as quatro forças fundamentais que hoje existem. E há uma parte do universo que é um pouco especulativo, porque nós não temos muitos dados desses instantes. Uma fração muito pequena de segundo, sei lá, menos de 10 elevado a -32 segundos. Isso significa zero e 32 zeros e um. Mas presume-se uma especulação que diz que houve um período de inflação. Não tem a ver com a inflação antes. Tem a ver, porque inflação significa-

Um aumento.

Um aumento enorme. E, portanto, houve uma expansão extremamente rápida, mais rápida do que é hoje. E houve um período em que nós associamos até esse desdobramento das forças aí que aconteceu essa expansão rápida. A certa altura, começa a energia a dar lugar a partículas.

Quando é que isso aconteceu, professor?

Isso é uma coisa que relativamente pequena ainda do segundo. Picosegundo. Um picosegundo são 10 elevado a -12 segundos, que é a energia, mais ou menos, que conseguimos obter nos nossos aceleradores de partículas, como aquele maior de todos, que é o do CERN. Aí consegue-se recriar, ainda que durante pouco tempo e numa escala muito pequena, uma parte do início do universo, quando o universo tinha 10 menos 12 segundos, 12 zeros e um. E nessa altura aparecem as primeiras partículas, que são quarks, que haviam depois de juntar-se para formar prótons e neutrões e também eletrões. E, portanto, vivia-se uma sopa, porque o universo nasce com grande concentração de energia e quando nascem as partículas, são partículas que andam ali numa grande confusão. A esse caldo primitivo, chamamos sopa. Palavra engraçada. Sopa de quarks e gluões. O que são os gluões? A palavra "glue" de cola, são partículas que colam os quarks entre si, mas eles não estavam como estão confinados nos prótons e neutrões. Andava tudo à solta.

Então era um caos?

Era um caos. No princípio era o caos. Disse muito bem, no princípio era o caos. Aparecem primeiro as forças, depois as partículas, e as partículas aparecem numa grande desordem. E toda a história do universo, a partir daí, à medida que arrefece e se expande, há uma organização. Portanto, o caos passa a dar lugar à ordem. E estas partículas, os quarks, vão se juntar para formar prótons e neutrões. Entre um microssegundo, 10 elevado a -6 segundos, e o centésimo de segundo. É o tempo em que se começam a formar prótons e neutrões. Os prótons e neutrões são formados por três quarks. E a história de auto-organização do universo não vai ficar por aqui, porque a certa altura já temos prótons e neutrões, e claro, também os eletrões todos vadios, à solta, e havia neutrinos, portanto, as partículas estavam lá, mas não estavam ainda os átomos. Mas antes de haver átomos, tem de haver núcleos atômicos. Então os primeiros a serem formados são núcleos atômicos. Nós temos Estão formados os protões e os neutrões, e é preciso formar os núcleos atômicos. Núcleos atômicos é num tempo entre o centésimo de segundo e os três minutos. É o tempo de formação dos primeiros núcleos atômicos. E os primeiros núcleos atômicos são: hidrogênio, que é só um protão; hélio, dois protões e dois neutrões, e depois há também isótopos; e restinhos, quase nada de lítio, berílio. São os núcleos dos elementos químicos mais leves, são os únicos que são formados nesses primeiros três minutos do Big Bang. Coisa curiosa, há um livro de um Prêmio Nobel de Física, Steven Weinberg, que intitula-se "Os Primeiros Três Minutos". Ele dedica quase 200 páginas a descrever três minutos. E depois temos então os núcleos atômicos e o universo continua a resfriar e expandir-se e há um tempo em que se formam os primeiros átomos. O que é a formação dos átomos? É juntar os elétrons, que andavam por aí numa grande desordem, juntam-se aos núcleos, formando aqueles agregados, que são neutros e alguns deles são estáveis. Houve um momento do universo em que se formaram os primeiros átomos de hidrogênio e hélio, e que é uma coisa absolutamente extraordinária, porque se dá ao mesmo tempo no universo todo. E isso foi quando o universo tinha cerca de 380 mil anos. E isso nós conseguimos, de algum modo, ter provas disso. É uma das grandes provas desta descrição do Big Bang, é que nessa altura, a luz passou a espalhar-se, porque os átomos não podem emitir e acolher qualquer luz. Portanto, a luz que ali havia, havia muitas colisões, aquela desordem, e a certa altura, os átomos só podem acolher certa luz, tem níveis quânticos, o que significa que a luz se espalhou. Por outras palavras, o universo tornou-se transparente. E tornando-se transparente, a radiação que se espalhou na altura, chega até os dias de hoje, chega aos nossos dias sob a forma de micro-ondas e foi já observada muito cuidadosamente com satélites que têm detectores de micro-ondas e é igual, com pequenas discontinuidades, com pequenas irregularidades, mas é igual por todo lado. Portanto, estamos de algum modo a fotografar o universo quando ele era bebê e temos essa marca muito forte do universo. Então temos agora os átomos e os átomos vão se juntar, vão formar agregados de átomos e a certa altura, os átomos mais leves, o hidrogênio, formam nuvens e vão dar lugar a estrelas.

Estrelas.

Estrelas.

Muito bem. Quando é que aparecem as estrelas?

É curiosa a pergunta, porque nós estamos hoje com observações do James Webb, que vão o mais longe possível observar as primeiras estrelas. Quanto mais longe, devido à expansão, as estrelas mais antigas estão mais longe. E temos notícias recentes, ainda deste ano, há pouco tempo, sobre as primeiras estrelas, e estamos a ver que elas são mais antigas do que nós julgávamos. As primeiras estrelas devem ter around 200 milhões de anos. O que pode-se pensar: "bem, o universo já tinha alguma idade, com 200 milhões". Bem, não é nada, comparado com os 14 mil milhões de anos. 14 mil milhões com 200 milhões, portanto, não é praticamente nada. Mas hoje estamos em condições de perceber melhor o que foram essas primeiras estrelas, porque temos novos instrumentos, como esse James Webb. E portanto, as estrelas formam galáxias. A força da gravidade é responsável por juntar os núcleos, a certa altura, entram em ação as forças nucleares fortes e começa a haver a fusão, e é nas estrelas que se vão formar os núcleos mais pesados, como por exemplo, o carbono, oxigênio, os núcleos que nós encontramos aqui e noutros sítios do cosmo.

E o sol, professor?

Bem, o sol é uma estrela, também. Com certeza, mas não é das mais antigas. Nós até chamamos uma estrela de segunda geração. O sol tem cerca de 4,5 mil milhões de anos, portanto, se o universo tem 14 mil milhões, tem menos do que metade da idade do universo. E está a meio do seu percurso de vida, portanto, vai durar. Estejam tranquilos, os ouvintes, porque ainda vai durar muito tempo o sol. Ainda vai haver muitos governos.

E o sol brilhará para todos nós, durante muito tempo.

Mas encontramos no sistema solar elementos químicos que não podem ser feitos pelo sol. O sol vai conseguir fazer carbono, mas não consegue fazer, por exemplo, oxigênio e outras coisas que encontramos no sistema solar. Isso significa que houve outra estrela anterior, maior que o sol em massa, que cozinhou, porque estes elementos mais pesados cozinham-se no interior das estrelas, e explodiu. Chamamos essas explosões de supernovas. E de algum modo, o sol é feito de material reciclado. Portanto, é uma estrela que se acende a partir de material de uma outra estrela anterior. Houve mais do que tempo antes do sol se formar, para ter havido outra estrela, porque essa estrela mais pesada tem um tempo de vida mais rápido. Quanto mais pesada é a estrela, menos tempo dura. Enfim, como boas pessoas que não têm cuidado com o seu peso, é um risco de saúde. Portanto, as estrelas mais leves duram mais.

Vão mais longe na vida. Então e o planeta Terra?

O planeta Terra é praticamente da idade do sol.

É jovem?

É jovem. Se o sol é 4,6, a Terra é pouco menos do que isso. Forma-se no mesmo processo, portanto, uma massa a rodar, e no centro acende-se aquela fusão de energia que é a fonte da nossa luz. E no meio daquilo, estão vários planetas, entre os quais os mais próximos está o nosso. Praticamente, podemos dizer que é da idade do sol. Praticamente, é um pouquinho menos, até ficar consolidado da idade do sol.

Eu dizia que era jovem por comparação com a idade do universo.

Do universo, com certeza. E nós é que somos jovens aqui neste planeta. A Terra, enfim, depois é o sítio onde se vai desenvolver a vida. E nós conhecemos restos de vida aqui de mais ou menos 3,5 mil milhões de anos. E, portanto, é difícil também identificar. É um dos grandes mistérios da ciência, quando é que foram as primeiras formas de vida. Só conhecemos vida aqui na Terra, mas depois há acontecimentos muito interessantes relacionados com a vida, que se dão, por exemplo, há cerca de 2,5 mil milhões de anos, agora andando pra trás no tempo, e não da frente. A certa altura, dá mais jeito começar de cá do que começar do início. Se quiserem começar do início, é descontar os 14 mil milhões. Há um acontecimento que é: existem certos micro-organismos, chamadas cianobactérias, que conseguem emitir oxigênio. E são essas bactérias que vão fazer com que a nossa atmosfera tenha oxigênio, porque a atmosfera primitiva é uma atmosfera venenosa, muito difícil pra vida. Então aparece o oxigênio nessa altura e vai permitir, depois, o nascimento de muitas formas de vida. Primeiro, sei lá, plantas, animais, etc. E temos os períodos geológicos, o Paleozoico, o Mesozoico, o Cenozoico. Entre o Mesozoico e o Cenozoico, é aquele período em que morrem os dinossauros, devido a uma colisão cósmica que foi há cerca de 65 milhões de anos. E, portanto, o homem, por fim. Vamos abreviar esta história. O homem moderno, há hominídeos, que chega há cinco, seis milhões de anos. E, portanto, é quase nada nos 14 mil milhões de anos. Mas o Homo sapiens Somos nós, a nossa espécie. Só há uma espécie. Houve tempos em que coexistiram outras espécies, por exemplo, o Homo neanderthalensis coexistiu com o Homo sapiens, mas desapareceu essa espécie, esse homem primitivo. Hoje é só o Homo sapiens. Nasceu em África há cerca de 300 mil anos e hoje estamos cá, nós, neste universo que demorou este tempo todo a formar-se. E nós somos a peça do universo que consegue, de algum modo, compreender esta história e temos um futuro à nossa frente.

E contá-la em 15 minutos. Desafio ultrapassado.

O tempo estava contra nós.

Espero ter respondido, professor Carlos Filhais, ao desafio lançado pelo Ricardo Teixeira, contar a história do universo em 15 minutos. Penso que sim, claro que sim.

Ficou muito por dizer.

Fica sempre.

Mas o universo vai continuar a expandir e é limitado para trás, teve o início, mas tanto quanto sabemos hoje, não terá fim. Fica esta consolação para o final: o universo para a frente será eterno. Claro, mas arrefecendo sempre.

Vai mudar ou não, professor?

Há sempre transformações. O nosso Sol, a certa altura, chega ao fim do seu tempo de vida, não tem mais combustível nuclear. O mesmo se passa com outras estrelas, mas transforma-se numa outra estrela, uma anã branca, etc. E nós não teremos aqui a mesma energia que temos hoje, mas falta muito tempo até ao fim do Sol, só daqui a 5000 milhões de anos. Portanto, não estejam preocupados.

Mas há cientistas a estudar ou a perspetivar o futuro do universo?

Sim, é uma das coisas que interessa a todos e, portanto, os cientistas são intérpretes desta ansiedade humana que é conhecer o nosso futuro. Uma das razões porque se faz ciência é porque nos interrogamos sobre o futuro e, portanto, a longo prazo, o universo terá estrelas mais apagadas, estarão mais distantes entre elas, por causa da expansão do universo. Expansão do universo significa criação de espaço vazio entre as estrelas. E esse processo continua e até sabemos que de uma maneira acelerada. E este parece ser um processo sem retorno, que significa imensidão e os astros cada vez mais distantes uns dos outros e cada vez mais frios.

Antes de terminar, ainda temos o nosso quiz. Para quem nos ouve no Spotify usando o telemóvel, a pergunta que lançamos aos ouvintes é a seguinte: qual é a idade aproximada do universo? 14 mil milhões de anos, 14 milhões de anos ou cinco mil milhões de anos. Professor Carlos Filhais, até para a semana.

Até para a semana, espero que o universo continue a existir. Se acabar, fica zero. Se acabar é uma pena, porque así não haver programa.