As histórias destas descobertas protagonizadas por David Sobral e as suas equipas davam um livro, e foi precisamente o que sucedeu, com a chancela da editora Planeta. Além de fazer uma viagem desde as origens do Universo aos dias de hoje, recapitulando o que o mundo da astronomia nos tem dito sobre o Cosmos, o jovem astrofísico e astrónomo (tem 36 anos) também relata os sucessos, aventuras, desilusões e “rasteiras” que vivenciou ao longo da carreira.
Um exemplo. Em 2015 a sua equipa anunciou ter encontrado a COSMOS Redshift 7, mais conhecida por galáxia CR7, a mais brilhante quando o Universo ainda só tinha 800 milhões de anos e que contém possíveis evidências da primeira geração de estrelas que alguma vez existiram. Tudo indicava que a partir daí estava pavimentado o caminho até ao reconhecimento mundial. O problema, desabafa em entrevista ao SAPO, foram as táticas de boicote e bullying que depois se seguiram, feitas por um investigador “com peso na comunidade científica internacional”. Um “caso de explícita inveja”, pois os dados a partir dos quais descobriu a CR7 tinham antes sido descartados como «lixo» pelo cientista em causa. Esta é só uma das histórias que David Sobral conta sobre os meandros da ciência, os seus bastidores.
Depois de uma passagem pela Observatório de Leiden, nos Países Baixos, entre 2011 e 2014, onde chegou a receber um financiamento «Veni» de 250 mil euros, regressou a Portugal para criar de raiz uma nova equipa de investigação no Observatório Astronómico de Lisboa. Foi sol de pouca dura. “Percebi que no fim do meu contrato, que na altura era de cinco anos, mesmo que ganhasse um prémio Nobel iria acabar no desemprego”. Em 2016 migra para o Reino Unido e instala-se na Universidade de Lancaster, para integrar um departamento de astrofísica que planeava rivalizar com Oxford e Cambridge, mas “o Brexit foi uma rasteira que me fizeram e da qual não estava à espera.” Apesar do revés, o investigador português continua a utilizar os maiores telescópios do mundo, incluindo o novíssimo telescópio espacial James Webb, como se fossem máquinas do tempo, recorrendo a uma técnica que o próprio aperfeiçoou e que tantos resultados de impacto tem produzido. Na calha estão novas e entusiasmantes descobertas.
Mas comecemos a conversa com David Sobral com uma palavra que parece estar um pouco por todos os noticiários: “crise”. Ao que parece, ela não existe apenas na Terra.
Uma das frases de maior impacto que escreve no livro é a constatação, com base em descobertas suas e de outros investigadores, de que “o Universo está em crise há 11 mil milhões de anos”. Só para se ter uma ideia do que está em causa, este número representa 80% da idade do Universo. O que está a acontecer para afirmar isso?
É mesmo uma crise, pois o Universo, neste momento, está a produzir menos de tudo há 11 mil milhões de anos. Tudo aquilo de que somos feitos, desde o oxigénio que respiramos, passando pelo carbono [N.R. – elemento químico essencial para manter unidas as moléculas complexas, como são o caso das moléculas orgânicas que dão forma à vida na Terra], o cálcio e o ferro são atualmente produzidos no Universo a uma taxa 30 vezes menor do que há 11 mil milhões de anos. Podemos dizer que se assemelha a uma crise económica, tendo em conta que a produção do Universo diminuiu.
E o que está na origem desta quebra?
Está relacionada com a diminuição do número de estrelas, pois são elas que acabam por produzir todos estes elementos, toda esta matéria-prima [quando morrem e explodem sob a forma de supernovas]. Esta metáfora da crise ajuda a explicar a situação às pessoas, mas ela acaba por ser bastante real e fidedigna, pois o que se mediu foi o Produto Interno Bruto (PIB) cósmico e o que se verificou é que ele está em declínio.
Ao mesmo tempo, se todas as estrelas do Universo se formarem em condições semelhantes às que se verificam na nossa galáxia, isso quer dizer que se estão a formar 30 vezes menos planetas, neste momento, em relação há 11 mil milhões de anos.
Estão a formar-se 30 vezes menos estrelas e planetas, atualmente, do que há 11 mil milhões de anos. Qual o motivo?
Tal como explica no livro, o Universo vai continuar a produzir estrelas, mas estas serão “pouquíssimas face às que já formou”, prevendo-se que a determinado momento, no futuro longínquo, serão mais as estrelas que morrem do que aquelas que nascem. O que está a provocar este desequilíbrio?
Ainda existem galáxias onde se formam bastante estrelas, mas estas galáxias são cada vez mais raras. Basicamente, esse é o problema. Tal significa que o Universo está cada vez mais velho, com galáxias que já usaram quase toda a sua matéria-prima, nomeadamente o gás que é usado para formar novas estrelas [principalmente hidrogénio, o elemento mais abundante no Universo].
Ao mesmo tempo, existem outras galáxias que, apesar de terem a matéria-prima, estão sujeitas a determinados fenómenos físicos que impedem as estrelas de se formar.
E, depois, há que contar com a contribuição de outra coisa muito importante, mas sobre a qual sabemos praticamente nada: a energia escura, que parece estar relacionada com a expansão acelerada do Universo. [N.R. – Os atuais modelos indicam que a matéria escura constitui 68% de todo o Universo, funcionando, ao contrário da força da gravidade que atrai matéria e até fotões de luz, como uma espécie de força repulsiva.] Um Universo que se está a expandir cada vez mais rapidamente também leva a que seja difícil formarem-se novas estrelas, pois tudo fica cada vez mais distante entre si.
Uma questão importante que abordo no livro, mas que ainda se está a tentar perceber melhor, está relacionada com o local onde as galáxias estão e como é que isso afeta a sua produtividade de estrelas. Sabemos que cada vez mais as galáxias estão situadas em «grandes cidades» [enxames formados por muitas galáxias], e quando estas entram dentro delas torna-se muito mais difícil continuarem a formar estrelas. Se somarmos todas estas contribuições, em princípio conseguimos explicar porque se estão a formar 30 vezes menos estrelas, atualmente, do que há 11 mil milhões de anos.
De acordo com o que diz, nestas «grandes cidades», ou seja, nestes enxames ou redes mais densas de galáxias, o centro é que fica com quase toda a matéria-prima, como o gás de hidrogénio, ficando pouco ou quase nada para as galáxias que não estão no seio desse núcleo. Ou seja, tal como sucede em tantas cidades humanas, também aqui parece existir um enorme desequilíbrio entre o centro, que fica com o grosso das riquezas, e a periferia, que cada vez fica mais pobre?
É parecido com isso e existem vários motivos para tal acontecer. Há que ter em conta que quando uma galáxia entra dentro destas cidades, o centro gravitacional [o local onde é exercido uma maior força que atrai matéria, como hidrogénio] deixa de ser a própria galáxia, passando para o centro da cidade [ou seja, do enxame de galáxias]. Logo, é fácil que qualquer gás flua antes para esse centro.
Outro pormenor a ter em conta é que a própria entrada numa cidade é um fenómeno bastante violento. Existe uma grande densidade de matéria nestes enxames, o que faz com que quando uma galáxia dá entrada nestes aglomerados a matéria-prima que possa ter é-lhe arrancada – sendo depois transportada para o centro do enxame.
O que sucede às galáxias isoladas, afastadas destas densas urbes galácticas? A expansão do Universo não as vai afetar e tornar menos densas, o que afetará a sua criação de estrelas?
Não é isso o que acontece, pois tudo o que esteja gravitacionalmente ligado [através da força da gravidade] não é afetado pela expansão do espaço-tempo. Ou seja, dentro da galáxia não ocorre nenhuma expansão do Universo.
Contudo, a expansão afetará as galáxias noutro sentido, pois o gás [que existe no espaço sob a forma de nuvens], e que pode demorar milhares de milhões de anos a cair para dentro de uma galáxia, já não irá para o seu interior porque a expansão do Universo faz com que ele nunca chegue até à galáxia. Resumindo, a expansão afeta objetos que estão muito distantes entre si, pelo que uma galáxia que podia vir a captar uma nuvem de gás que está muito longe já não o consegue, porque essa mesma nuvem se afastou devido à expansão do espaço-tempo que existe entre ambos.
Um mundo de trevas. Caminhamos para uma era em que o espaço se expandirá mais rapidamente do que a velocidade da luz. Consequência? Tudo o que não estiver ligado gravitacionalmente deixará de estar visível no céu; a luz de outros objetos distantes deixará de chegar até nós.
A continuar assim, como vai evoluir o Universo? O que vai acontecer e de que forma isso afetará a humanidade?
Olhando para o quadro geral, o que vai suceder é que se vão formar cada vez menos estrelas e, com isso, o Universo vai ficar cada vez mais escuro. Todavia, o pormenor mais importante é que existirá uma altura em que a expansão do espaço-tempo vai ganhar e todas as regiões que não estejam ligadas gravitacionalmente ficarão a uma distância quase imensurável. Ou seja, vamos deixar de conseguir ver seja o que for a partir de cada ponto do Universo, o que significa que o Universo vai parecer mais pequenino a partir do local em que estivermos. Basicamente, haverá distâncias em que o espaço-tempo se expandirá mais rapidamente do que a velocidade da luz [a sua velocidade máxima é de 299 mil quilómetros por segundo], e tudo o que não estiver ligado gravitacionalmente deixará de estar visível no céu, pois nem a luz de outros objetos distantes conseguirá chegar até nós.
Astrónomos e astrofísicos daqui a triliões de anos poderão pensar que o Universo é muito pequeno, pois o limite daquilo que é visível e observável resumir-se-á ao que está [localmente] ligado pela gravidade.
Máquina do tempo. David Sobral criou um conjunto de filtros que captam a luz emitida de um determinado local do espaço em diferentes idades do Universo. Basicamente, são filtros que cortam o Universo desde há 11 mil milhões de anos em diversas fatias, com cada «slide» a representar um momento específico e evolutivo do Cosmos.
Concluiu sobre o declínio do PIB cósmico quando estava no Observatório de Leiden, nos Países Baixos. O anúncio desta descoberta ocorreu por volta de 2013 e contou com a ajuda de uma equipa internacional. Todavia, o grande segredo para chegar a estes resultados estiveram num conjunto de filtros para telescópios que o próprio David Sobral concebeu. Basicamente, estes filtros permitem «viajar no tempo» e ver o Universo em fatias. Explique melhor o que isso significa.
São filtros que só deixam passar uma cor, sendo que essa cor corresponde ao comprimento de onda de uma determinada energia da luz. Por exemplo, quando há gotículas de água suspensas na atmosfera podemos ver um arco-íris, mas se usássemos esses filtros só veríamos a parte azul, amarela ou a verde… a cor que quisermos escolher.
Estes filtros, que neste caso se destinam a colocar em telescópios, são tão estreitos [só deixam passar um determinado tipo de luz visível] que quando olhamos para eles parecem um espelho, pois refletem quase toda a luz, com exceção da que tenha uma energia muito específica. Dito de outro modo, deixam passar as partículas de luz, as ondas de luz que tenham uma energia muito específica: todas as outras voltam para trás. [N.R. – Um fotão, em física, é descrito de forma dual como sendo uma partícula ou uma onda de luz, pois está experimentalmente comprovado que se podem comportar de ambas as formas.]
Isto está relacionado com a química. Se soubermos quais as partículas de luz que estamos à procura podemos fazer um filtro que só apanha essas, com tudo o resto a ser refletido. Ou seja, a única coisa que chega ao detetor são as partículas de luz que têm uma determinada idade, vindas do Universo distante até à Terra. Desde modo, conseguimos fazer diferentes filtros capazes de captar luz [emitida] em diferentes idades do Universo.
Essencialmente, um conjunto destes diferentes filtros acaba por funcionar como uma espécie de máquina do tempo, em que vamos olhando para trás no tempo, para um Universo dividido em fatias.
Esses filtros permitem, portanto, obter imagens de determinados pontos do Universo nas suas diferentes idades – há sete mil milhões de anos, há seis mil milhões de anos e por aí adiante, por exemplo. Quer dizer, as imagens obtidas são como slides do Universo, mostrando diferentes momentos da sua evolução?
Exatamente, é parecido com isso.
Neste caso específico, esses filtros foram usados para, e passo a citá-lo, “caçar emissões de átomos que se desviaram para o vermelho, sobretudo hidrogénio, que é o que há mais no Universo”, mas também assinaturas de átomos de carbono e oxigénio”. Vamos por partes: em que consiste este desvio para o vermelho?
Há muito que percebemos que o Universo está em expansão [o astrónomo Edwin Hubble confirmou esse fenómeno em 1929], e sabemos disso porque se viu que quanto mais longe está uma galáxia, mais desviada para o vermelho ela está. Este desvio para o vermelho corresponde a uma velocidade de afastamento em relação a nós.
Tal e qual como as ondas de som da sirene de uma ambulância, à medida que se afasta…
Sim. Quando a ambulância se está a aproximar de um local em que estamos parados, as ondas de som tornam-me mais compactas e ouvimos melhor e mais alto, mas quando começa a afastar-se essas mesmas ondas alongam-se e o som vai diminuindo. [N.R. – É o chamado efeito Doppler, o mesmo que é usado pelos radares de trânsito para descortinar a que velocidade se deslocam os carros, com a diferença de que estes emitem um sinal de rádio que depois é refletido pelos objetos em andamento.]
Isto significa que se quisermos ver um objeto que esteja muito longe, então ele vai estar a afastar-se muito rapidamente e vai ter um desvio para o vermelho muito alto. Por exemplo, uma partícula de luz que saia com a cor azul no Universo muito distante vai acabar por chegar à Terra no vermelho. Além do mais, também conseguimos saber a energia específica emitida por um objeto que esteja a uma determinada distância. Assim sendo, se soubermos qual é a assinatura de uma determinada energia que estamos à procura, se soubermos qual a distância a que queremos procurar por ela, podemos construir um filtro que apenas apanha as partículas que viajem a partir dessa mesma distância.
A grande caçada. O hidrogénio é o elemento mais abundante do Universo e, ao mesmo tempo, o átomo mais simples que existe. Existem alguns tipos de luz emitida pelo hidrogénio que indicam a presença de estrelas a formar-se. O objetivo é detetar os seus sinais de emissão.
Falemos agora do hidrogénio. Nas buscas que fez, o objetivo, através do recurso aos filtros, era o de captar as assinaturas químicas de fotões ultravioleta (de grande energia) Lyman-alfa e de fotões vermelhos H-alfa. Como se formam e qual importância destes dois tipos de luz para pesquisar galáxias que estejam a formar novas estrelas?
O hidrogénio é o elemento que o Universo mais tem e, portanto, aquilo que mais facilmente podemos usar para o mapear. O átomo de hidrogénio é o átomo mais simples que existe – apenas tem um eletrão, com carga negativa, em redor de um protão com carga positiva. Por ele ser tão simples, torna-se fácil prever quais as energias que saem dele. Basicamente, as duas principais assinaturas químicas do átomo de hidrogénio são a [dos fotões] Lyman-alfa e H-alfa.
A emissão de fotões Lyman-alfa ocorre quando o eletrão passa para o estado mais relaxado que existe, quando passa do chamado nível dois para o nível um, que é quando fica em repouso e não dá para que perca mais energia. [N.R. – Corresponde ao estado de menor energia do átomo de hidrogénio, com o eletrão a estar mais próximo do núcleo formado pelo protão.] A transição energética anterior a esta é quando o átomo passa do terceiro para o segundo nível de energia mais baixo, dando origem à emissão de fotões H-alfa.
As grandes diferenças entre estes dois fotões é que os Lyman-alfa são incrivelmente comuns e muito energéticos – têm o comprimento de onda da radiação ultravioleta. Felizmente para nós, a atmosfera e a camada de ozono da Terra bloqueiam estes fotões. Além do mais, e em geral, eles têm uma enorme dificuldade em sair de outras galáxias (uma vez que são absorvidos no interior delas) e tornam-se difíceis de observar a partir do nosso planeta.
A vantagem dos fotões H-alfa é que são fotões no vermelho, e os fotões vermelhos têm maior facilidade em passar por nuvens de hidrogénio e poeira muito densos, pelo que conseguem dar-nos uma visão do que se esconde atrás delas. Isso nota-se com as imagens recentemente obtidas pelo novo telescópio espacial James Webb, em comparação com as que foram captadas pelo velhinho telescópio Hubble: a diferença não está apenas no seu tamanho, está igualmente no facto de o James Webb conseguir ver no espectro do infravermelho, correspondente a comprimentos de onda mais longos que conseguem passar pela poeira [em contraste com os comprimentos de onda curtos do ultravioleta].
Quando o David decide ir em busca destas emissões o que pretende, afinal, encontrar através delas?
De forma geral, quando as galáxias brilham na risca do H-alfa ou do Lyman-alfa isso pode significar que estão a formar estrelas, pelo que estamos a ver a assinatura de estrelas muito jovens que emitem energia ionizante para as nuvens de hidrogénio. Ou então pode significar que estamos a ver a assinatura de um buraco negro supermaciço, igualmente capaz de ejetar energia ionizante para as nuvens de hidrogénio.
[N.R. – A luz (energia) das novas estrelas é tão forte que é capaz de separar e arrancar os eletrões dos átomos que estão nas nuvens de hidrogénio da galáxia. Contudo, os eletrões rapidamente voltam a unir-se aos protões, e é quando voltam a unir-se que libertam energia, sob a forma de fotões vermelhos H-alfa (visíveis) e de fotões ultravioleta Lyman-alfa (invisíveis para os nossos olhos.]
É isto que nos permite encontrar aquilo que queremos: galáxias a formar estrelas. O que neste momento estamos a tentar medir é a quantidade de estrelas que estão a formar, ligando-a com a questão do declínio do PIB cósmico nos últimos 11 mil milhões de anos. Neste momento, um dos grandes objetivos é o de perceber quando é que se deu o pico de formação estelar, procurar confirmar se foi mesmo há 11 mil milhões de anos, além de descobrir quão largo no tempo foi este pico de produção: se foi muito curto ou não.
A equipa de David Sobral anunciou em 2015 uma descoberta que esteve nas bocas do mundo. É a galáxia CR7, a mais brilhante que até então se encontrou quando o Universo ainda só tinha 800 milhões de anos. O mais entusiasmante é que contém evidências da primeira geração de estrelas que alguma vez existiram.
Em 2014 voltou para Portugal, para trabalhar no Observatório Astronómico de Lisboa, e apenas um ano depois já estava a anunciar a descoberta da COSMOS Redshift 7, a galáxia CR7, batizada em homenagem a Cristiano Ronaldo. Foi um trabalho de investigação por si liderado e que contou com a ajuda de uma jovem equipa de cientistas internacionais que criou. O que tinha essa galáxia de tão especial para na altura a sua descoberta ter tido tanto impacto a nível mundial?
Esta descoberta resultou da tentativa de procurar galáxias muito distantes [logo, mais antigas], mas que já fossem brilhantes. Era algo que nem outras equipas espalhadas pelo mundo estavam a tentar, porque a indicação [teórica] é a de que estas não existiam: se recuarmos até a um Universo primitivo, as galáxias, julgava-se, seriam muito pouco brilhantes, pelo que não valeria a pena procurar por elas.
As minhas primeiras tentativas para encontrar este tipo de galáxias datam de 2007, usando a mesma técnica dos filtros. A descoberta acabou por ser bastante inesperada porque a CR7 era mesmo bastante brilhante, apesar de ser uma galáxia bastante distante: era a mais brilhante que até então se observou daquele período do Universo. A sua luz demorou 12,9 mil milhões de anos até chegar a nós, mas, entretanto, o Universo expandiu-se e ela encontra-se neste momento a mais de 30 mil milhões de anos-luz da Terra.
Quando a luz saiu da CR7 ela era extremamente energética e azul, sob a forma de fotões ultravioleta Lyman-alfa, mas quando chegaram a nós, 12,9 mil milhões de anos depois e devido à expansão do Universo, a sua luz [o seu comprimento de onda] alongou-se e era quase sete vezes mais vermelha. Tinha, portanto, um desvio para o vermelho (o chamado Redshift) equivalente a 7.
[N.R. – Mais especificamente, a luz da galáxia CR7 foi observada com um desvio para vermelho de 6,6, o que significa que está a 12,9 mil milhões de anos-luz de distância. A título de comparação, a galáxia GN-z11, a mais velha e distante que se conhece, tem um desvio para vermelho de 11,1, o equivalente 13,4 mil milhões de anos-luz de distância da Terra.]
De momento, e tal como frisa em Qual é o Nosso Lugar no Universo?, “a CR7 continua a ser a mais brilhante no Universo primordial num tipo de radiação, a risca Lyman-alfa, emitida por átomos de hidrogénio”. Mas há muito mais, pois ela também pode esconder informação sobre quando começou a formar-se a matéria de que é feita o nosso próprio corpo.
Outro pormenor muito importante desta descoberta é que as suas imagens – tanto de fotometria como de espectroscopia – tinham assinaturas de potenciais estrelas de primeira geração, nascidas do material primordial que então existia: principalmente hidrogénio, mas também algum hélio. Estas estrelas foram o primeiro passo para formar os átomos pesados que estão na origem do Sol, da Terra, dos seres humanos e de todos os objetos que nos rodeiam.
A primeira geração de estrelas pertence à chamada População III de estrelas. Já o Sol, por exemplo, faz parte da População I, a geração mais recente que se formou no Universo: são ricas em elementos pesados [como o oxigénio, o azoto, o carbono, o ferro, o ouro ou o silício], sendo que disco de matéria que as rodeia enquanto se formam forneceu os mesmos elementos pesados aos planetas que depois brotaram em seu redor.
As estrelas da População III terão vivido pouco tempo [cerca de dois milhões de anos] e explodiram em supernovas, dando origem a matéria mais pesada que o hidrogénio e o hélio, levando, consequentemente, ao surgimento das estrelas da População II. Foram estas últimas que depois forneceram o material para as da População III.
Ou seja, encontrámos na CR7, que é uma galáxia do Universo primitivo, evidências de enxames de estrelas que poderiam ser da População III, as primeiras de sempre.
Neste caso, o que vemos através da luz da CR7, explicando de forma simples, são objetos que muito provavelmente já não existem. Aliás, a teoria prevalecente é que essas primeiras estrelas duraram pouco tempo e morreram há muito. Não há mesmo hipóteses de se descobrir, de futuro, uma dessas estrelas primitivas, algures numa galáxia perto de nós e ainda a «queimar» o seu combustível de hidrogénio e hélio?
Há um aspeto histórico importante que eu conto no livro. Acreditava-se [até há cerca de duas décadas] que as primeiras estrelas a surgir no Universo eram todas muito grandes e que as mais recentes [como o Sol, que tem 4,6 mil milhões de anos e um raio de 700 mil quilómetros] nunca poderiam ter esses tamanhos. Continua a ser verdade que é muito difícil formar-se uma estrela muito grande por razões químicas, na medida em que essas estrelas são muito instáveis: acabam por explodir pouco tempo após se formarem, ainda antes de serem tecnicamente uma estrela. Contudo, o uso de supercomputadores mostra [através de simulações] que podem ter existido estrelas de primeira geração com massas semelhantes à do Sol ou ainda menores.
Basicamente, estas estrelas podem ter-se formado como se fossem um sistema solar, mas, em vez de uma estrela com planetas à volta, o que terá surgido foi uma estrela grande com outras pequenas em seu redor. Se for esse o caso, a boa notícia é que podem existir estrelas de primeira geração, feitas apenas de hidrogénio e hélio, em torno da nossa galáxia.
O problema é que tentar encontrar um objeto destes é muito mais difícil do que procurar uma agulha num palheiro.
Táticas de guerrilha e bullying no mundo da ciência. A equipa japonesa que obteve os dados em bruto de onde se descobriu a CR7 pensava que só lá existia «lixo». Enganaram-se, e o que se seguiu foi uma tentativa de boicotar o alcance e impacto da descoberta, diz David Sobral. “Foi um caso de explícita inveja” que acabou por causar estragos.
De onde veio o acrónimo COSMOS que dá nome à galáxia CR7?
A zona do céu em que foi descoberta é o campo COSMOS [do inglês Cosmic Evolution Survey, um mosaico de imagens obtidas pelo telescópio espacial Hubble], uma das áreas do espaço mas estudadas de sempre. É uma zona do Universo que está suficientemente longe da Via Láctea, que tem muita pouca poeira e é facilmente acessível pelos telescópios. Quando se quer fazer um levantamento relativamente grande e profundo, já temos tudo grátis [através do arquivo do Hubble]. Deste modo, assim que se fez o levantamento com os filtros, conseguimos ir ao arquivo e ter acesso aos dados em diferentes comprimentos de onda, como os de rádio ou raios X. Permite comparar e confirmar os nossos dados com outros de qualidade já existentes, sem necessidade de estar a perder tempo com novas observações.
É preciso ressalvar que as imagens em bruto a partir da qual descobriram a CR7 já tinham sido obtidas a partir dessa zona do céu, recorrendo ao telescópio ótico japonês Subaru. O que o David e a sua equipa fizeram foi fazer o tratamento desses dados e juntar-lhes dados novos obtidos por vocês, também com o Subaru. Assim que descobriram algo, foi um contrarrelógio para validar essa descoberta antes que alguém o fizesse primeiro…
Pois foi. As coisas são mesmo assim. Existia esse risco. Era preciso confirmar esta descoberta com observações feitas por um telescópio. Fiz um pedido urgente ao diretor do Observatório Europeu do Sul (ESO), do qual Portugal é membro, para usar o Very Large Telescope [N.R. – o VLT, situado no Deserto do Atacama, no Chile, um conjunto de quatro telescópios que funcionam de forma combinada para formar o maior telescópio terrestre do mundo]. Duas semanas depois recebemos a confirmação de que as observações tinham sido aprovadas.
E foi assim que, finalmente, corroboraram a vossa descoberta?
Por acaso, quis o destino que não fosse o VLT a fazê-lo. Um dos meus alunos de doutoramento estava à época a trabalhar na Universidade da Califórnia, pelo que teve acesso ao observatório astronómico Keck [constituído por dois dos maiores telescópios óticos do mundo, localizados no Havai]. Foi ele que conseguiu fazer a observação, no campo COSMOS, que confirmou em primeiro lugar a nossa descoberta. As imagens do VLT surgiram mais tarde, mas, obviamente, deram mais força ao que tínhamos encontrado.
No entanto, o sucesso e as oportunidades que se poderia esperar com uma descoberta destas não surgiram, conta no livro. O que se passou para o sabor a mel se transformar em fel?
Aconteceu-nos tudo ao contrário. Desde essa descoberta tornou-se cada vez mais difícil obter tanto financiamento como desejaríamos. Em parte, deveu-se aos comentários que foram feitos ao nosso trabalho e a uma ideia errada que depois se criou: é a visão de que se somos capazes de fazer isto sem ter muitos dados e financiamento, então não há necessidade de nos dar muito mais dinheiro ou maior tempo de observação em telescópios. [N.R. – Existe uma competição férrea, entre equipas nacionais e internacionais, para aceder ao tempo de observação nos melhores telescópios do mundo.]
Acima de tudo, acho que muito do que depois sucedeu de negativo ficou a dever-se a uma equipa e a um investigador em específico, cujo nome prefiro não dizer, mas que foi protagonista de grandes episódios de bullying sobre mim e os meus alunos…
No livro conta essa história. Envolve um investigador japonês que, diz você, não ficou muito feliz por o David e a sua equipa terem encontrado, através das imagens do Subaru, o que ele antes não descortinou. Aquilo que parecia «lixo», afinal escondia ouro.
Ao longo de vários anos perguntei-lhe sobre esses dados, porque tinha sido a sua equipa a obtê-los [através do telescópio Subaru], mas eles não os queriam estudar porque consideravam que só continham «lixo». Perguntei-lhes várias vezes se tinham a certeza, pois íamos pegar nesses dados e analisá-los com as nossas ferramentas e programas, e a resposta que obtínhamos é que estávamos à vontade, porque tinham a certeza de que não existia lá nada de novo para encontrar. O facto de depois terem percebido que, afinal, nesses dados não existia «lixo», acabou por despoletar o que me parece ser uma reação emocional. Eles tinham ali uma joia em bruto e deitaram-na fora. Mas a verdade é que, na prática, nada teria sido feito com esses dados se não fossemos nós a pegar neles.
A questão é que esse investigador tem um peso muito grande na comunidade científica internacional, pelo que está em quase todos os comités [de astronomia e astrofísica]. Quando ocorriam congressos importantes em que marcava presença, por norma eram negadas apresentações para falar sobre a descoberta da CR7: coisa que não ocorria quando eram congressos em que ele não estava. Tudo isto, para nós, era muito estranho e esquisito.
Ser um jovem investigador, apesar da experiência e currículo que o David já tem, e, para mais, fazer parte de uma equipa sediada em Portugal não ajudam, pois não?
Na altura em que isto sucedeu eu não tinha a noção, mas com o tempo verifiquei que existem descobertas que só recebem um grande reconhecimento se vierem de um instituto que esteja ligado, por exemplo, às universidades de Harvard ou Cambridge. Claramente, éramos uma equipa que surgia como outsider, não só por causa dos parcos recursos a que tínhamos acesso, mas também porque no meu percurso como investigador [em astronomia e astrofísica] fui sempre fazendo coisas um pouco diferentes: em geral, os investigadores especializam-se num assunto muito específico e ficam por aí.
O facto de eu ter expandido a técnica dos filtros estreitos e a ter utilizado de uma forma não convencional, de um modo que quase toda a gente dizia que não valia a pena, e no fim ter provado que era possível e um sucesso, levou a alguma reação em relação ao que fiz.
Mas atenção, eu considero que só uma minoria da comunidade científica reage desta forma negativa quando estes casos sucedem, só que são pessoas que têm um peso muito grande na comunidade e na atribuição de financiamento.
Muitas das vezes, a atribuição de um financiamento – sobretudo financiamentos europeus, em que existe uma grande competição para ter acesso a eles – está dependente destas pessoas: uma proposta de investigação é enviada para diversos árbitros, e basta um deles dizer que o investigador que faz a proposta não é outstanding (ou excelente) e este último deixa de ter hipóteses. Basta uma pessoa para bloquear a atribuição de financiamento.
A síndrome do impostor é algo que sempre acompanhou David Sobral, confessa. “Faz com que tenhamos de rever e voltar e rever aquilo que fazemos, leva-nos a que nos questionemos continuamente. Mas é mau para a nossa saúde mental”.
Uma das confissões que faz nas páginas que escreveu diz respeito à síndrome de impostor, admitindo que é afetado por ela. Quem sofre deste fenómeno psicológico acredita que é inadequado ou incompetente naquilo que faz, mesmo quando há evidências concretas de que tem sucesso. O perfeccionismo e a necessidade de trabalhar mais horas são alguns dos seus sintomas.
Sempre senti isso. É um sentimento em que fico muito concentrado no que falhou ou pode ter falhado. Olho para algo que fiz e penso que poderia ter sido melhor. Percebi que no mundo da ciência isso é bastante comum: muitas das pessoas não falam sobre isso, outras falam, mesmo que não seja de forma explícita.
Para quem não faz parte da comunidade científica é algo muito positivo, porque faz com que tenhamos de rever e voltar e rever aquilo que fazemos, leva-nos a que nos questionemos continuamente. Mas para nós, a nível psicológico, é mau para a saúde mental, porque estamos sempre nesse modo. A única altura em que se está mais satisfeito é só depois de termos revisto algo mil e uma vezes, de todas as maneiras, quando parece garantido que não há mais nada que possa falhar. Nesse momento sentimos confiança, mas logo depois começamos a pensar que podíamos ter feito de outra maneira e que daquela forma teria sido melhor… e por aí adiante. Passado algum tempo ficamos com a ideia de que algo está mesmo errado com o que fizemos, ou que não tem tanto valor como realmente tem. Isto é algo que sempre me acompanhou.
Enquanto investigador, quando enfrenta situações que lhe parecem injustas ou que têm tudo para ser desmotivantes, levando-o a duvidar do trabalho que fez, como consegue dar a volta por cima e seguir em frente?
A minha estratégia era a de tentar ser cem vezes melhor do que os outros, fazer muito mais que os restantes. Tentava apontar para ser o melhor do mundo naquilo que estava a fazer, para garantir que tinha hipóteses. Acreditei que fazer isso seria o melhor e que me levaria a ganhar o financiamento necessário para a minha equipa, mas acabei por me aperceber que isso não sucede, de todo. Durante algum tempo, essa minha atitude pareceu funcionar… mas só até à descoberta da galáxia CR7. O que se passou a seguir ainda é um pouco estranho, para mim. Foi uma descoberta que teve mediatismo, incluindo dentro da comunidade científica, mas acabou por se revelar contraprodutiva.
Com apenas 20 mil euros descobriram quatro mil galáxias antigas, a maior parte delas ainda bebés, o que permitiu perceber quais são as condições que levam a que existam galáxias pequenas e outras grandes. O problema é que depois deste achado a torneira do financiamento não se abriu.
O David e a sua equipa meteram-se na aventura de fatiar o Universo em 16 fatias cósmicas, desde os dias de hoje até há 13 mil milhões de anos: trata-se do projeto de levantamento SC4K, onde recorreram a dados obtidos pelos telescópios Subaru e Isaac Newton. O vosso orçamento era, mais uma vez, extremamente magro, mesmo assim conseguiram encontrar quatro mil novas galáxias antigas, até então desconhecidas. O que de valioso foi possível estudar e concluir a partir de tantas galáxias?
Para contextualizar, é preciso salientar que a procura que levou à COSMOS Redshift 7 foi uma espécie de projeto piloto para a técnica que depois aplicámos neste levantamento de maior envergadura. Os primeiros resultados surgiram em 2018, quando eu já estava na Universidade de Lancaster, no Reino Unido. Nos anos seguintes surgiram mais conclusões.
Com o SC4K tivemos pela primeira vez uma amostra bastante completa (e com ela uma visão estatística) de como é que as galáxias, que atualmente vemos, eram quando começaram a formar-se. Não conseguimos ver a nossa Via Láctea quando ela era pequena, mas conseguimos ver galáxias semelhantes à Via Láctea – e que vão ter uma evolução e fim igual ao dela – quando estas estavam a começar a formar-se.
Conseguimos perceber que a maioria delas é muito pequena e compacta, e também que, de uma forma geral, muito poucas delas têm um disco [um volume de aspeto achatado e circular] ou braços espirais. Conseguimos igualmente medir a quantidade de matéria escura que albergam.
Isto tudo é importante porque com estes dados conseguimos perceber quais é que são os tipos de galáxias que dão origem a galáxias como as Nuvens de Magalhães, que são muito pequenas, ou a outras grandes e que estão no centro de enxames, como a Messier 82.
Através desta amostra de quatro mil galáxias temos de tudo, especialmente galáxias bebés ou que ainda estão na sua infância, sendo que estatisticamente conseguimos descobrir como serão quando forem adultas. Isto permite-nos estudar, de uma forma direta, quais são os primeiros passos na formação e evolução de diferentes galáxias.
A equipa do SC4K era muito jovem, foi quase toda ela formada no Observatório Astronómico de Lisboa e fez este tipo de ciência com um bolo total de orçamento que rondou os…
…Cerca 20 mil euros. Este valor em ciência é quase nada.
Mais uma vez, mostraram que era possível fazer ciência e obter resultados com impacto através de um financiamento exíguo. Para mais, tornaram públicas e acessíveis à comunidade científica todas as descobertas que fizeram. Isso não gerou a ideia, errónea, de que é sempre possível fazer ciência low cost e com grandes resultados?
Isto funciona como uma faca de dois gumes. Por um lado, esta ciência teve um impacto muito grande… eu até diria que teve um impacto gigante, tendo em conta os recursos que tivemos e que as amostras acabaram, mais tarde, por ser utilizadas por equipas que são mais bem financiadas. Mas depois, e isso é algo que eu explico no livro através de alguns episódios que aconteceram, senti que houve um pouco de backlash por parte da comunidade científica. Por exemplo, houve comentários do género: “se eles conseguem fazer isto num telescópio pequeno e sem gastar muito dinheiro, porque haveremos de lhes dar tempo de observação em telescópios grandes ou sequer [um maior] financiamento?” Isso, obviamente, é o maior erro que se pode fazer, porque o que fizemos era algo possível, mas não é sustentável no tempo, não é sustentável fazer este tipo ciência e com este tipo de descobertas estando sempre subfinanciados.
Mas atenção. Os nossos resultados foram muito bem recebidos, até porque quando chegámos a determinado ponto todos os artigos científicos que publicámos [a relatar a descobertas] tiveram um escrutínio interno monumental. Com a experiência que tivemos com a COSMOS Redshift 7 e face a todo o mediatismo que houve, que levou algumas equipas a questionar e atacar todos os aspetos dos nossos resultados, tanto eu como os meus alunos [de doutoramento] aprendemos imenso a garantir que tudo era ainda mais transparente e claro, com acesso público a eles.
Regressar a Lisboa com a cabeça cheia de ideias… e voltar a migrar pouco tempo depois. “Percebi que no fim do meu contrato, que na altura era de cinco anos, mesmo que ganhasse um prémio Nobel iria acabar no desemprego”.
Em 2007, após concluir a licenciatura em física pela Faculdade de Ciências da Universidade de Lisboa, saiu de Portugal para fazer o doutoramento em astrofísica na Universidade de Edimburgo, na Escócia. Em seguida esteve no Observatório de Leiden, entre 2011 e 2014, regressando a Portugal graças a um contrato Investigador FCT, para o Observatório Astronómico de Lisboa. Mas foi um retorno breve, tendo voltado a abandonar o país passados dois anos.
A expectativa era o de criar o meu próprio grupo de investigação, algo que já estava a começar a fazer quando estava em Leiden. Em Lisboa existia muita pouca investigação na área em que queríamos fazer ciência, e, acima de tudo, existia no Observatório Astronómico um espaço físico enorme pronto a ser aproveitado, com vários edifícios (ao contrário de Leiden).
A parte que correu bem foi a de que conseguimos fazer aquilo que queríamos com aquele espaço, sendo que muito do equipamento que era necessário foi lá instalado por mim. O que correu menos bem foi perceber que a nossa presença era vista como uma perturbação da ordem que existia: as coisas estavam a mexer-se através da nossa equipa e, creio, isso deixou algumas pessoas desconfortáveis. Uma sala que antes estava vazia, por exemplo, passou a estar cheia de estudantes, e isso, de certa forma, parecia causar distúrbio em quem já lá antes estava.
Além disso, existia uma relação quase ao nível de castas para com os estudantes: por exemplo, existia a visão de que os estudantes deviam estar num outro espaço e a fazer outras tarefas, em vez de estar a partilhar o mesmo espaço com os investigadores.
Cheguei a fazer concursos para contratar novos elementos para a minha equipa, sendo que vieram jovens da Índia, do México e outros países. Isso para a Universidade de Lisboa era algo muito estranho, algo que nunca tinham visto, porque normalmente os concursos estavam apenas abertos para pessoas específicas que já estavam na instituição. Contudo, isto aconteceu em 2014, e o que noto em Portugal neste momento, a nível académico, é que há uma maior diversidade de nacionalidades.
Outra parte negativa foi perceber que no fim do meu contrato, que na altura era de cinco anos, mesmo que ganhasse um prémio Nobel iria acabar no desemprego. A única solução seria candidatar-me a uma bolsa de financiamento e ganhá-la, para poder continuar a fazer o meu trabalho de investigação. Em Portugal isso é visto como algo perfeitamente normal, mas para mim faz uma enorme confusão.
Em 2016 migrou novamente, desta vez para a Universidade de Lancaster, no Reino Unido. O que lhe oferecia essa universidade para o levar a mudar de ares?
Candidatei-me para uma posição académica na Universidade de Lancaster porque apercebi-me que, na altura, ela estava a criar de raiz um grupo de astrofísica. Além disso, o seu departamento de física estava no top três das melhores na área. Essencialmente, era um departamento de física que queria crescer na astrofísica e competir com Cambridge e Oxford.
O que me ofereceram foi todas as condições que eu poderia ter em Lisboa… mas sem ir para o desemprego. Inclusive, se eu fosse bom ainda acabava promovido: foi o que sucedeu ao fim de dois anos, em 2018, quando me tornei no equivalente a um professor associado com agregação. Para mais, em Lancaster criei imensas cadeiras de astronomia e astrofísica. E quando peguei numa sala desocupada e enchi-a com computadores e alunos [para fazer investigação], isso foi premiado. Foi logo uma grande diferença em relação ao que sucedia no Observatório Astronómico de Lisboa.
A nível de observações com telescópios, e usando a técnica dos filtros, acabei por fazer muita coisa porque o Reino Unido tem acesso aos telescópios que existem na ilha de La Palma [situado nas Ilhas Canárias]. Também ajudou a ligação que ainda mantenho com os Países Baixos.
“O Brexit foi uma rasteira que me fizeram e da qual não estava à espera.” Apesar do revés, mal chegou ao Reino Unido, o investigador português está neste momento em busca da estrela viva mais antiga do Universo.
Mudou-se para Lancaster pouco antes do referendo do Brexit, que foi a 23 de junho de 2016? De que forma a saída do Reino Unido da União Europeia (UE) prejudicou tudo aquilo que tinha em mente para o futuro?
O Brexit foi uma rasteira que me fizeram e da qual não estava à espera. O impacto mais imediato foi a incerteza do que isso significava para a ciência que se faz no Reino Unido. Na altura eu estava à espera do resultado de uma bolsa de 1,5 milhões de euros [financiada pela UE], tendo passado à fase final. De repente o júri viu-se na situação de tomar uma decisão na semana a seguir ao referendo. O Reino Unido era sempre o país que mais bolsas de investigação científica recebia da UE, mas nesse ano ficou em terceiro. Fiquei numa lista de espera até 2019, mas a bolsa acabou por não me ser dada.
Claro que este foi um caso em que se sentiu as consequências diretas do Brexit. De certeza que o painel de júris discutiu propostas semelhantes vindas do Reino Unido e de outros países da UE, mas o primeiro tinha votado para sair da União e na altura não existiam diretrizes sobre como tomar decisões face a essa situação. Foram condicionantes que afetaram, com certeza, a decisão final.
Nos últimos anos, desde que o país saiu efetivamente da UE [a 31 de janeiro de 2020], passou a existir uma grande dificuldade em atrair investigadores de fora do Reino Unido, pois é necessário fazer uma aplicação para um visto – algo que antes era impensável. Ao mesmo tempo, os alunos estrangeiros de doutoramento passaram a pagar muito mais em propinas, quando antes pagavam o mesmo que os nacionais.
Um revés inesperado que contribuiu para… um novo retorno a Portugal.
Já cá estou e por aqui ficarei. Foi uma decisão que teve em conta o Brexit, questões familiares e opções estratégicas tomadas pela Universidade de Lancaster. Estou a explorar alternativas muito interessantes para o meu futuro, inclusive dentro da indústria (fora do meio académico), até porque a situação no país é diferente de 2014. Neste momento há imensas empresas do setor tecnológico que estão a atrair muitas pessoas do meu ramo.
De momento, em que estudos se encontra envolvido para perceber como o Universo cresceu e evoluiu? Já percebemos que o futuro trará novidades – graças a telescópios como o James Webb e ao uso extensivo de novas técnicas –, e que uma descoberta inesperada pode virar do avesso algumas teorias que parecem bem estabelecidas.
Existem vários projetos em paralelo. Um deles passa por usar os filtros que eu concebi para procurar galáxias distantes que ainda contenham estrelas de primeira geração, apenas com material pristino: hidrogénio e hélio, essencialmente. Foi-nos atribuído entre 60 a 70 noites de observação num dos telescópios de La Palma. Trata-se de um projeto bastante arriscado, pois podemos nada encontrar. Contudo, basta encontrar uma dessas estrelas para logo ser uma descoberta incrivelmente importante, pois mostraria que existem estrelas de primeira geração que foram capazes de se formar com uma massa suficientemente pequena, o suficiente para ainda estarem vivas. Basicamente, implicaria a descoberta da estrela viva mais antiga do Universo.
Outro dos estudos envolve analisar, mais uma vez, o Universo que dividimos em 16 fatias. Estes dados, além de nos mostrarem como eram as galáxias quando estas se estavam a formar, também nos deram a base para um novo modelo capaz de explicar uma das mais importantes fases de transição do Universo: a chamada reionização [iniciada 400 milhões de anos após o Big Bang]. Foi uma época em que o Universo passou de totalmente neutro para totalmente reionizado.
[N.R. – Foi durante o período de reionização que se formou matéria, principalmente hidrogénio, feita a partir de núcleos atómicos com carga positiva e eletrões com carga negativa. Estas novas condições tornaram possível o nascimento das primeiras estrelas.]
No início deste ano publicámos dois artigos científicos importantes, nos quais demonstramos que encontrámos as galáxias que são responsáveis por transformar o Universo de neutro em reionizado. Tudo isto está baseado nas observações que foram feitas com as emissões Lyman-alfa, nas referidas 16 fatias cósmicas, assim como noutros estudos que realizámos.
Outra coisa nova que vamos estudar, sendo que as observações a fazer já foram alocadas no telescópio James Webb para maio de 2023, consiste em tentar medir o PIB cósmico – a taxa de formação de estrelas – quando o Universo era muito mais jovem. Mas para esta investigação vamos usar pela primeira a risca [de emissões] de H-alfa. Isto nunca tinha sido realizado porque era preciso observar a partir do espaço e usar um telescópio grande – algo que o James Webb finalmente tornou possível. E vamos fazer isso com a mesma técnica que eu tenho utilizado nos últimos anos, através de filtros estreitos, mas num comprimento de onda bastante mais longo.
