A ciência por trás da teoria do Big Bang
Evidências da teoria do Big Bang e do que aconteceu imediatamente após a expansão.
Uma
visão final de uma das primeiras colisões de energia total entre íons de ouro
no Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) do Brookhaven Lab, conforme capturado
pelo detector Solenoidal Tracker At RHIC (STAR). As colisões criam uma sopa de
quark-gluon que reproduz o estado do universo menos de 10 microssegundos após o
Big Bang. As trilhas indicam os caminhos percorridos por milhares de partículas
subatômicas produzidas nas colisões à medida que passam pela câmera digital 3-D
da STAR. Crédito: BNL.
A
primeira sugestão do Big Bang foi em 1912. O astrônomo Vesto Slipher “conduziu
uma série de observações de galáxias espirais (que se acreditava serem
nebulosas) e mediu seu desvio para o vermelho Doppler. Em quase todos os casos,
observou-se que as galáxias espirais estavam se afastando da nossa”, de acordo
com este artigo do phys.org . Mais tarde, na década de 1930, Edwin Hubble
utilizou o maior telescópio do mundo e mostrou que todas as galáxias distantes
pareciam estar a afastar-se de nós. Isso significa que quanto mais longe eles
estão, mais rápido eles se retraem.
A
primeira e mais confiável evidência que temos veio de 1964, quando cientistas
do Bell Labs descobriram a radiação cósmica de fundo em micro-ondas,
confirmando que houve um Big Bang. Esta cosmologia revolucionou a forma como
vemos o universo e como vemos o nosso lugar dentro dele.
Os
cientistas apresentaram várias explicações possíveis para o que aconteceu antes
do Big Bang, se é que aconteceu alguma coisa, e é perfeitamente possível que
não tenha havido uma era anterior. Supondo que isso seja verdade, significa que
a matéria, a energia, o espaço e o tempo começaram abruptamente.
O que aconteceu depois do Big Bang?
O
que aconteceu imediatamente após as explosões é chamado de Era Planck: o
período de tempo mais antigo conhecido. De acordo com as teorias da física, um
segundo após o Big Bang, o calor do universo fez com que os átomos colidissem
com força suficiente para criar uma sopa de dez bilhões de graus de nêutrons,
prótons, elétrons, pósitrons, fótons e neutrinos. Essencialmente, as inflações
cósmicas criaram uma sopa de plasma de partículas subatômicas. Parece que foi
isso que deu origem à matéria escura e provavelmente à fase em que a matéria
ganha superioridade sobre a antimatéria.
Nos
primeiros 300 segundos de existência do universo, os elementos hidrogênio,
hélio e um pouco de lítio se formam a partir dos prótons e nêutrons. Este
processo é chamado de nucleossíntese e é uma teoria que prevê com precisão a
abundância de elementos e isótopos encontrados nas primeiras amostras do
universo, como algumas das estrelas mais antigas. Esta verificação é uma forte
indicação de que o nosso modelo do universo é preciso.
300
mil anos depois, quando a sopa quase uniforme esfriou, os átomos formaram
outros núcleos. Os fótons pararam de se espalhar pelo espaço, transformando o
universo opaco anterior em um com a luz visível. Esses mesmos fótons, o
verdadeiro brilho posterior do Big Bang conhecido como radiação cósmica de fundo , ainda podem ser
observados hoje.
A radiação cósmica de fundo e o Big Bang
As
agências espaciais lançaram três missões para estudar esta radiação cósmica de
fundo, tirando fotografias do universo a bebés apenas 400 mil anos após o seu
nascimento. As duas primeiras sondas mapeiam os pontos quentes e frios
primordiais na radiação cósmica de fundo, medindo diferenças de temperatura que
estão distribuídas quase uniformemente por todo o universo. Uma terceira
missão, com instrumentos sensíveis a variações de temperatura de alguns milhões
de graus, fez os mapas mais precisos da radiação de fundo em micro-ondas até
agora.
A idade das trevas antes do nascimento das estrelas
Cerca
de um milhão de anos após o Big Bang, entramos num período chamado Idade das Trevas , que é conhecido como a
fronteira final da cosmologia. Pouco se sabe sobre este período, exceto que foi
o período anterior ao nascimento das primeiras estrelas. Acredita-se que a
Idade das Trevas tenha durado cerca de 100 milhões de anos.
No
entanto, devido ao limite das observações atuais, os objetos mais antigos que
podemos ver datam de uma época em que o Universo tinha apenas algumas centenas
de milhões de anos. Dois projetos futuros que já começaram a ser construídos
são projetados especificamente para lançar alguma luz sobre esta era e,
esperançosamente, encerrar a Idade das Trevas.
Então,
dez mil milhões de anos após o Big Bang, a energia escura, uma força misteriosa
começa a acelerar. Depois disso, 13,8 bilhões de anos após o Big Bang, chegamos
ao nosso tempo hoje.
O fim do universo
O
destino final do universo depende da energia escura. Se o Universo continuar a
crescer aproximadamente ao mesmo ritmo, daqui a 30 mil milhões de anos, todas
as galáxias seriam retiradas da nossa vista e todas as evidências do Big Bang
seriam completamente perdidas para sempre. Isso resultaria na extinção de todas
as últimas estrelas em cerca de 100 trilhões de anos, então ainda temos muito
tempo.
A
energia escura também poderia se intensificar, resultando em um cenário de Big
Rip. Isso aconteceria daqui a aproximadamente 50 bilhões de anos. A energia
escura destruiria efetivamente tudo, desde superaglomerados até átomos. Pelo
contrário, se a energia escura desacelerasse, isso daria à gravidade a vantagem
e levaria a um colapso daqui a 30 mil milhões de anos, resultando em última
análise num Big Crunch.
Fonte: Astronomy.com
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