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O desvio para o vermelho
(Red-shift)

Observatório Phoenix
Dúvidas e Perguntas?

Quando estudamos o efeito Doppler (veja nesta seção O efeito Doppler e na seção Astronomia o texto Os quasars), vimos que algumas galáxias recentemente descobertas tinham um desvio para o vermelho superior a 4, o que poderia significar uma velocidade de recessão maior que a velocidade da luz!
Mas todos sabemos que isso não é possível!
A fórmula para cálculo do desvio, tanto para o vermelho (recessão) como para o azul (aproximação) é simples:

Fórmula de Doppler

Onde z = desvio, v a velocidade do corpo e c a velocidade da luz.
Uma explicação para este absurdo está no uso indevido da mecânica newtoniana: ela não é universal. Quando trabalhamos com velocidades extremas ela não funciona! Analisando melhor estes números, verificamos que em termos galáticos, as implicações da teoria especial de Albert Einstein têm de ser usadas, a constante universal c tem de ser incluída como fator limitador e as fórmulas ficam um tanto mais complexas:

Fórmula relativística de Doppler

Desta maneira, por maior que seja a velocidade, ela será sempre menor do que a velocidade da luz. Usando esta fórmula, verificamos que um quasar com um z = 4, na verdade estaria se deslocando a 0,92c, ou seja, 92% da velocidade da luz.

Mas será que existem outros fatores que forçariam um deslocamento para o vermelho além do efeito Doppler? Simplesmente usando esta fórmula encontraremos o resultado correto? 
Existem outras considerações que devem ser feitas para um entendimento mais amplo.

Uma análise mais detalhada nos mostra que outros fatores afetam o desvio para o vermelho, e sem relação com a velocidade de deslocamento. Mas o que é a velocidade senão uma relação entre o espaço percorrido e o tempo gasto no deslocamento. A teoria geral da relatividade nos ensina que, sob campos gravitacionais fortes como buracos negros ou estrelas de nêutrons, o espaço-tempo é deformado, os relógios andam mais devagar, o que implica em uma "dilatação do tempo", causando um desvio devido à utilização de padrões diferentes para o tempo.

Outro fator que deve ser levado em conta é a própria expansão do universo. À medida que o universo se expande, sua densidade diminui e o espaço-tempo é literalmente esticado. A luz que observamos foi emitida em um passado remoto, quando o universo tinha um "tamanho" menor. Enquanto esta luz se deslocava pelo espaço o universo expandiu, e segundo as leis relativísticas, o espaço expandiu com ele. Deste modo, não temos como definir aquele "tamanho". Já que o espaço não é estático, ele também se expandiu e perdemos a nossa escala de referência.

Hoje, um terceiro fator está sendo discutido: será a velocidade da luz realmente constante? Alguns experimentos parecem indicar que níveis de energia ou freqüências diferentes implicam em velocidades ligeiramente diferentes das ondas eletromagnéticas. Algumas considerações foram feitas e aparentemente este padrão sofrerá alguns ajustes para se enquadrar na nova visão relativística do universo, e junto com ele teremos de revisar os desvios atualmente observados.

15-abr-2003

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