Nosso Universo em Expansão: Idade, História e Outros Fatos

O universo nasceu com o Big Bang como um ponto densamente quente e inimaginavel. Quando o universo tinha apenas 10 -34 de um segundo ou mais de idade - isto é, um centésimo de bilionésimo de trilionésimo de um trilionésimo de segundo em idade - experimentou uma incrível explosão de expansão conhecida como inflação, na qual o próprio espaço expandiu-se mais rapidamente que a velocidade da luz. Durante esse período, o universo dobrou de tamanho pelo menos 90 vezes, passando de tamanho subatômico para tamanho de bola de golfe quase instantaneamente.

O trabalho que entra em entender o universo em expansão vem de uma combinação de física teórica e observações diretas de astrônomos. No entanto, em alguns casos, os astrônomos não foram capazes de ver evidências diretas - como o caso das ondas gravitacionais associadas ao fundo de microondas cósmico, a radiação remanescente do Big Bang. Um anúncio preliminar sobre a descoberta dessas ondas em 2014 foi rapidamente retirado, depois que os astrônomos descobriram que o sinal detectado poderia ser explicado pela poeira na Via Láctea.

Segundo a NASA, após a inflação, o crescimento do universo continuou, mas a um ritmo mais lento . Quando o espaço se expandiu, o universo se resfriou e a matéria se formou. Um segundo depois do Big Bang , o universo estava cheio de nêutrons, prótons, elétrons, anti-elétrons, fótons e neutrinos. 

Durante os primeiros três minutos do universo, os elementos leves nasceram durante um processo conhecido como nucleossíntese do Big Bang. As temperaturas subiram de 100 milhões (10 32 ) Kelvin para 1 bilhão (10 9 ) de Kelvin, e prótons e nêutrons colidiram para produzir deutério, um isótopo de hidrogênio . A maior parte do deutério combinada para produzir hélio e quantidades vestigiais de lítio também foram geradas.

Nos primeiros 380 mil anos, o universo estava essencialmente quente demais para a luz brilhar, de acordo com o Centro Nacional de Pesquisas Espaciais da França (Centre National d'Etudes Spatiales, ou CNES). O calor da criação esmagou átomos juntos com força suficiente para quebrá-los em um plasma denso, uma sopa opaca de prótons, nêutrons e elétrons que espalhavam a luz como neblina.

Cerca de 380 mil anos após o Big Bang, a matéria resfriou o suficiente para que os átomos se formassem durante a era da recombinação, resultando em um gás transparente e eletricamente neutro , segundo a NASA. Isso solta o flash inicial de luz criado durante o Big Bang, que é detectável hoje como radiação cósmica de fundo de microondas . No entanto, após esse ponto, o universo foi mergulhado na escuridão, já que nenhuma estrela ou qualquer outro objeto brilhante havia se formado ainda.

Cerca de 400 milhões de anos após o Big Bang, o universo começou a emergir da idade das trevas cósmicas durante a época da reionização. Durante esse período, que durou mais de meio bilhão de anos, aglomerados de gás colapsaram o suficiente para formar as primeiras estrelas e galáxias, cuja luz ultravioleta energética ionizava e destruía a maior parte do hidrogênio neutro.

Embora a expansão do universo tenha desacelerado gradualmente à medida que a matéria no universo se sobrepunha à gravidade, cerca de 5 ou 6 bilhões de anos após o Big Bang , segundo a NASA, uma força misteriosa agora chamada de energia escura começou a acelerar a expansão do universo. universo novamente, um fenômeno que continua até hoje.

Um pouco depois de 9 bilhões de anos após o Big Bang, nosso sistema solar nasceu .

A grande explosão

O Big Bang não ocorreu como uma explosão da maneira usual como se pensa sobre essas coisas, apesar de se poder reunir a partir de seu nome. O universo não se expandiu para o espaço, como o espaço não existia antes do universo , segundo a NASA. Ao contrário, é melhor pensar no Big Bang como a aparência simultânea do espaço em todo o universo . O universo não se expandiu de nenhum ponto desde o Big Bang - ao contrário, o espaço em si tem se alongado e transportado matéria com ele.

Como o universo, por sua definição, abrange todo o espaço e o tempo que conhecemos, a NASA diz que está além do modelo do Big Bang dizer em que parte do universo está se expandindo ou o que deu origem ao Big Bang. Embora existam modelos que especulam sobre essas questões, nenhum deles fez previsões realisticamente testáveis ​​até o momento.

Em 2014, cientistas do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian anunciaram que haviam encontrado um sinal fraco no fundo cósmico de microondas que poderia ser a primeira evidência direta de ondas gravitacionais, elas mesmas consideradas uma " arma fumegante " para o Big Bang. As descobertas foram muito debatidas e os astrônomos logo retiraram seus resultados quando perceberam que a poeira na Via Láctea poderia explicar suas descobertas. ondulações misteriosas.

O aglomerado globular NGC 6397 contém cerca de 400.000 estrelas e está localizado a cerca de 7.200 anos-luz de distância, na constelação do sul de Ara. Com uma idade estimada de 13,5 bilhões de anos, é provável que entre os primeiros objetos da Galáxia se forme após o Big Bang.Crédito: European Southern Observatory

Era

O universo é atualmente estimado em cerca de 13,8 bilhões de anos , mais ou menos 130 milhões de anos. Em comparação, o sistema solar tem apenas cerca de 4,6 bilhões de anos.

Essa estimativa veio da medição da composição da matéria e da densidade de energia no universo. Isso permitiu que os pesquisadores computassem a rapidez com que o universo se expandiu no passado. Com esse conhecimento, eles poderiam reverter o relógio e extrapolar quando o Big Bang acontecesse . O tempo entre então e agora é a idade do universo.

Estrutura

Os cientistas pensam que, nos primeiros momentos do universo, não havia estrutura para falar, com matéria e energia distribuídas quase uniformemente por toda parte. De acordo com a NASA, a atração gravitacional de pequenas flutuações na densidade da matéria originou a vasta estrutura de estrelas e vacuidades vistas hoje. Regiões densas puxavam mais e mais matéria através da gravidade, e quanto mais massivas elas se tornavam, mais matéria elas poderiam puxar pela gravidade, formando estrelas , galáxias e estruturas maiores conhecidas como aglomerados, superaglomerados, filamentos e paredes , com "grandes paredes". de milhares de galáxias atingindo mais de um bilhão de anos-luzem comprimento. Regiões menos densas não cresceram, evoluindo para uma área aparentemente vazia, chamada vazios.

Conteúdo

Até cerca de 30 anos atrás, os astrônomos pensavam que o universo era composto quase inteiramente de átomos comuns , ou "matéria bariônica", segundo a NASA. No entanto, recentemente tem havido mais evidências que sugerem que a maioria dos ingredientes que compõem o universo vem em formas que não podemos ver.

Acontece que os átomos representam apenas 4,6% do universo. Do restante, 23% é composto de matéria escura , que provavelmente é composta de uma ou mais espécies de partículas subatômicas que interagem muito fracamente com a matéria comum, e 72% é feita de energia escura, que aparentemente está impulsionando a expansão acelerada da o universo.

Quando se trata dos átomos com os quais estamos familiarizados, o hidrogênio representa cerca de 75% , enquanto o hélio representa cerca de 25%, com elementos mais pesados ​​compondo apenas uma pequena fração dos átomos do universo, segundo a NASA.

Forma

A forma do universo e se é ou não finita ou infinita depende da luta entre a taxa de sua expansão e a força da gravidade. A força da atração em questão depende em parte da densidade da matéria no universo.

Se a densidade do universo excede um valor crítico específico, então o universo é " fechado " e "curvado positivamente" como a superfície de uma esfera. Isso significa que feixes de luz inicialmente paralelos convergirão lentamente, eventualmente cruzarão e retornarão ao ponto inicial, se o universo durar o suficiente. Se assim for, de acordo com a NASA, o universo não é infinito, mas não tem fim , assim como a área na superfície de uma esfera não é infinita, mas não tem começo nem fim para falar. O universo acabará por se expandir e começar a entrar em colapso, o chamado "Big Crunch".

Se a densidade do universo é menor que essa densidade crítica, então a geometria do espaço é " aberta " e "curvada negativamente" como a superfície de uma sela. Se assim for, o universo não tem limites e se expandirá para sempre .

Se a densidade do universo é exatamente igual à densidade crítica, então a geometria do universo é " plana " com curvatura zero como uma folha de papel, de acordo com a NASA. Se assim for, o universo não tem limites e se expandirá para sempre, mas a taxa de expansão gradualmente se aproximará de zero após um período infinito de tempo . Medições recentes sugerem que o universo é plano, com apenas uma margem de erro de 2%.

É possível que o universo tenha uma forma mais complicada em geral, embora pareça possuir uma curvatura diferente. Por exemplo, o universo pode ter a forma de um toro ou donut .

Universo em expansão

Na década de 1920, o astrônomo Edwin Hubble descobriu que o universo não era estático . Pelo contrário, estava se expandindo; uma descoberta que revelou que o universo aparentemente nasceu em um Big Bang.

Depois disso, acreditava-se que a gravidade da matéria no universo certamente retardaria a expansão do universo . Então, em 1998, as observações do Telescópio Espacial Hubble de supernovas muito distantes revelaram que há muito tempo atrás, o universo estava se expandindo mais lentamente do que é hoje. Em outras palavras, a expansão do universo não estava diminuindo devido à gravidade, mas sim inexplicavelmente acelerando. O nome da força desconhecida que impulsiona essa expansão acelerada é energia escura e continua sendo um dos maiores mistérios da ciência.

Fonte: Space.Com