Uma breve história do Universo

Em sua teoria da relatividade geral, Albert Einstein chegou à conclusão de que o universo deveria estar em expansão, mas as evidências observacionais da época não indicavam isso. Desta maneira, meio que a contragosto, Einstein introduziu uma constante nessas equações, chamada de constante cosmológica, para que o universo permanecesse estático. Na década seguinte, de 1920, começaram a aparecer as primeiras evidências observacionais de que o universo não seria estático. Observações de galáxias feitas por Edwin Hubble mostraram que todas elas estavam em movimento, todas se afastando umas das outras, como se estivessem sobre um balão sendo inflado.

Einstein revisou suas equações, retirou a tal constante e afirmou que ela teria sido a maior bobagem que ele já tinha feito. A partir de então, a interpretação dessas equações – bem complicadas, por sinal – nos levava a crer que o universo começou com uma singularidade, onde toda a matéria do universo estava concentrada e subitamente começou uma rápida expansão. Esse é o Big Bang. Esse termo foi cunhado por Fred Hoyle, um defensor da teoria do universo estático, muito mais em tom de crítica do que para, de fato, esclarecer. Isso causa uma grande confusão na hora de entender a física do processo. Não houve uma grande explosão, não há um centro do qual tudo parece se afastar, não havia antes e não há nada “fora” do universo. Mas isso é assunto para outra hora. Desde então, os astrônomos vinham tentando medir a velocidade de expansão do universo e tentando saber que tipo de destino o universo teria – se a expansão seria eterna ou não. Em todos os casos, seria uma expansão desacelerada.

Mas eis que, em meados de 1990, usando supernovas para estudar a expansão do universo, Saul Perlmutter e uma equipe de colaboradores descobriram que, na verdade, o universo está em expansão acelerada! Uma descoberta tão fantástica e tão inesperada que rendeu o prêmio Nobel de Física de 2011. Até hoje não há explicação para isso. Foi aí que se criou o termo energia escura, que compõe 72% do Universo e que ninguém sabe o que é. Muitas teorias tentam explicar essa componente que forma quase três quartos do Universo, mas nada muito plausível até agora. O que aconteceu foi a ressurreição da constante cosmológica, mas agora não para frear o Universo, como Einstein idealizou, mas sim para acelerá-lo. Do ponto de vista observacional, uma colaboração internacional entre EUA, Japão, Canadá, Espanha e Brasil acaba de anunciar alguns resultados na tentativa de compreender melhor essa estranha forma de energia que está acelerando o Universo.

O projeto de Busca Espectroscópica de Oscilações Acústicas de Bárions (Boss, na sigla em inglês) se utiliza dos espectros de galáxias obtidos por outro projeto – o SDSS – e tem como objetivo estudar o Universo em três fases distintas. A primeira fase foi quando ele era jovem e a gravidade predominava sobre a energia escura e o Universo era desacelerado. A segunda é intermediária, quando gravidade e energia escura meio que se equilibravam, e a outra é mais recente, com o Universo mais evoluído, quando a energia escura começou a dominar e o Universo passou a ser acelerado. Para obter informações do Universo quando ele ainda era jovem – uns 2 bilhões de anos de idade –, a equipe do Boss utilizou espectros de mais de 48 mil quasares, núcleos muito brilhantes de galáxias muito distantes, a 11,5 bilhões de anos-luz. A luz destes quasares vai sendo parcialmente absorvida por nuvens de gás distribuídas pelo caminho.

Desse jeito, é possível mapear a posição das galáxias e das nuvens. A oscilação acústica de bárions é, na verdade, a variação periódica na distribuição das galáxias e nas nuvens de gás intergaláctico – a matéria visível, ou bariônica –, que acabam revelando também a distribuição de matéria escura. Com esses resultados, a equipe do Boss pretende caracterizar o Universo quando ainda era dominado pela gravidade e era desacelerado por ela. Com isso, pretendem compreender a origem dessa componente misteriosa do universo, evidenciando também a transição entre um Universo dominado pela gravidade para um dominado pela energia escura, o que ocorreu há uns 5 ou 6 bilhões de anos atrás.
Créditos: Cássio Barbosa - Observatório

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