O que é a luz cansada?
A teoria da luz cansada procura fornecer uma explicação alternativa para o desvio para o vermelho observado em galáxias distantes, o que é convencionalmente explicado pela expansão do universo. De acordo com essa teoria, a energia transportada pelos fótons de luz é de alguma forma dissipada gradualmente à medida que eles viajam pelo espaço, resultando no aumento do comprimento de onda, de modo que a luz é deslocada para a extremidade vermelha do espectro mais longa, menos energética. A teoria do big bang do universo explica esse desvio para o vermelho como sendo devido ao efeito Doppler. A hipótese da luz cansada, por outro lado, é compatível com os modelos de estado estacionário do universo. Pode-se argumentar que essa explicação para o desvio para o vermelho não foi totalmente contestada, mas a grande maioria dos astrônomos e cosmólogos é a favor da teoria do big bang, pois explica claramente uma série de observações que causam sérios problemas para o modelo da luz cansada.
A teoria foi proposta pela primeira vez por Fritz Zwicky em 1929, após a descoberta de que os desvios para o vermelho das galáxias aumentavam com a distância. O processo pelo qual a energia da luz é dissipada em grandes distâncias é, no entanto, problemático. O processo mais óbvio - interação da luz com partículas no espaço - foi rapidamente rejeitado pelo próprio Zwicky, pois isso resultaria na dispersão da luz, que por sua vez tornaria as imagens de galáxias distantes confusas ou borradas. Observações de galáxias distantes não mostram essa imprecisão. Zwicky era a favor de uma explicação alternativa envolvendo a luz ser afetada pela gravidade, mas essa ideia permanece essencialmente especulativa.
Existem vários outros problemas com a teoria da luz cansada, um dos quais diz respeito ao brilho percebido das galáxias. Para duas galáxias semelhantes a distâncias muito diferentes, em um universo estático, o brilho calculado da superfície - com base na quantidade de luz que as galáxias emitem dividida pelas áreas do céu que ocupam quando observadas da Terra - deve ser o mesmo. Isso ocorre porque a quantidade de luz que chega até nós e a área da galáxia - como vista da Terra - diminuem com a distância na mesma proporção. O brilho da superfície observado das galáxias seria reduzido pelo desvio para o vermelho; no entanto, as observações mostram uma redução muito maior no brilho do que pode ser explicado apenas pelo desvio para o vermelho. Isso também pode ser explicado por um universo em expansão, onde a galáxia mais distante está recuando a uma taxa mais rápida. Aparentemente, não é uma coisa acertada, e não é um ponto crucial para a discussão.
Outro problema com a teoria é que ela não explica o padrão de emissão de luz ao longo do tempo mostrado pelos eventos da supernova. O tempo necessário para que a luz de uma supernova desapareça, como vista da Terra, aumenta com a distância da supernova. Isso é consistente com um universo em expansão, onde os efeitos de dilatação do tempo devido à relatividade especial se tornam mais significativos com o aumento da distância e a recessão mais rápida.
Uma das evidências mais fortes da teoria do big bang é a radiação Cosmic Microwave Background (CMB), descoberta em 1956. A teoria da luz cansada pode explicar essa radiação de fundo como luz das estrelas que perdeu energia ao longo do tempo até o ponto em que esteve presente. passou para o comprimento de onda do microondas, mas a teoria não explica o espectro da radiação. Nas duas teorias, o número de fótons permanece o mesmo, mas, na teoria da luz cansada, eles são distribuídos no mesmo volume de espaço, enquanto em um universo em expansão, os fótons foram diluídos em um espaço em expansão. Esses cenários contrastantes levam a diferentes espectros para o CMB. O espectro CMB observado é consistente com a teoria do big bang.
Além das principais objeções descritas acima, existem vários outros problemas para o universo não expansível, implícitos na teoria da luz cansada. Isso inclui o paradoxo de Olbers, as proporções de elementos químicos vistos no universo atual e evidências abundantes de que o universo mudou ao longo do tempo. Os apoiadores tentaram fornecer respostas - consistentes com um modelo de luz cansado de alguma forma - a todas essas objeções, mas a maioria dos cientistas nos campos da astrofísica e cosmologia considera a teoria como pertencente à física marginal.