Você provavelmente está familiarizado com o som de uma sirene de ambulância (ou uma buzina de carro) quando se aproxima e depois passa por você.
O som começa baixo, então começa a subir no tom conforme ele se aproxima, então cai no tom conforme ele passa e se move pela estrada.
Essa mudança no tom é conhecida como o efeito Doppler, e é o mesmo fenômeno responsável por uma das mais surpreendentes descobertas científicas da história humana: que o universo está se expandindo a um ritmo acelerado.
Como funciona o efeito Doppler
Imagine a seguinte situação: uma ambulância com sua sirene ligada desloca-se em uma rua afastando-se de um observador e aproximando-se de um outro observador.
Como a velocidade de propagação das ondas sonoras depende apenas do meio (nesse caso, o ar), a velocidade relativa entre as ondas sonoras e ambos observadores será igual, tanto em relação ao observador que se afasta quanto em relação ao observador que se aproxima da fonte das ondas.
Dessa forma, para que a velocidade permaneça constante para ambos os observadores, ocorrem mudanças no comprimento de onda (espaço necessário para a onda completar uma oscilação) e na sua frequência.
Como essas grandezas são inversamente proporcionais, pode-se dizer que:
O observador que vê a ambulância afastando-se ouvirá um som com maior comprimento de onda e menor frequência, portanto, mais grave;
O observador que vê a ambulância aproximando-se ouvirá um som de maior frequência e menor comprimento de onda, portanto, mais agudo.
O efeito Doppler é fundamental para muitas tecnologias modernas. Os dispositivos de radar usam esse fenômeno para detectar a velocidade de objetos em movimento e para mapear a Terra usando satélites.
Os médicos usam o efeito Doppler para diagnosticar distúrbios vasculares com ecocardiogramas.
O que isso tem a ver com o universo?
Ondas em um rio, ondas sonoras e ondas de radiação eletromagnética que chamamos de luz, estão sujeitas ao efeito Doppler.
Quando as ondas de luz caem na frequência, elas mudam de cor no espectro eletromagnético. Na porção visível deste espectro, a luz vermelha tem a frequência mais baixa e a luz azul a mais alta.
Portanto, quando um objeto está se afastando de nós no espaço, as ondas de luz que nos alcançam parecem vermelhas – ou, como um astrônomo diria, elas são deslocadas para o vermelho.
O redshift de galáxias distantes fornece aos astrônomos informações precisas sobre a velocidade com que estão se afastando da Terra.
Acontece que quanto mais longe um corpo celeste é da Terra, mais vermelha sua luz parece estar. Isso significa que as galáxias mais distantes do universo estão se afastando da Terra mais rapidamente que as mais próximas.
Em outras palavras, o universo não está apenas se expandindo, mas a taxa de expansão está aumentando continuamente com o passar do tempo.
Como se isso não fosse incrível o suficiente, novas pesquisas sugerem que a taxa de expansão do universo pode não ser uniforme em todo o espaço.
Da próxima vez que você ouvir uma sirene, lembre-se de que não está sozinho – está seguindo uma lei da física que se aplica a tudo no espaço e no tempo.