Como Os Astrônomos Podem Observar O Brilho Remanescente do Big Bang

A radiação cósmica de fundo, muitas vezes chamada de “resplendor da criação”, é amplamente reconhecida como uma evidência convincente que apoia a teoria do Big Bang, um conceito fundamental em cosmologia.

Essa radiação relíquia, originária dos estágios iniciais do Universo, desempenha um papel crucial em nossa compreensão do cosmos. Surge a pergunta: como é possível que ainda consigamos detectar essa luz antiga depois de bilhões de anos? A expansão contínua do espaço é um fator chave nesse fenômeno. Devido à expansão do Universo, a densidade da matéria cósmica vem diminuindo com o tempo, indicando que, no passado distante, o Universo era muito mais denso do que é agora.

Imediatamente após o Big Bang, o Universo era uma sopa fervente de partículas elementares, desprovidas de estruturas como galáxias, estrelas ou planetas. Naquela época, a temperatura era incrivelmente alta, o que dificultava que os fótons, as partículas fundamentais da luz, viajassem livremente. O ambiente quente e denso do início do Universo o tornou opaco, impedindo o movimento dos fótons.

No entanto, com a expansão do espaço, o Universo sofreu um resfriamento, permitindo que os elétrons se combinassem com os prótons para formar átomos de hidrogênio neutros quando a temperatura caísse abaixo de um ponto crítico. Essa transição marcou o momento em que os fótons podiam atravessar o Universo sem impedimentos, fazendo com que o Universo se tornasse transparente aproximadamente 380.000 anos após o Big Bang.

Vale ressaltar que na época em que o Universo se tornou transparente, a densidade média já era muito baixa, indicando uma transformação significativa em suas propriedades. A radiação liberada durante essa transição, conhecida como radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB), fornece uma imagem do Universo com apenas 380.000 anos.

Essa luz antiga, inicialmente emitida em comprimentos de onda ópticos, passou por uma jornada notável ao longo de quase 13,8 bilhões de anos, experimentando uma mudança em direção à região de microondas do espectro eletromagnético devido à expansão do Universo. A persistência do CMB levanta questões intrigantes sobre sua observabilidade contínua e ampla distribuição no céu.

Apesar de ser emitida em um momento específico no início do Universo, a radiação cósmica de fundo ainda é detectável hoje devido às vastas escalas de tempo e distâncias envolvidas. A expansão do Universo significa que fótons de regiões distantes só agora estão chegando à Terra, contribuindo para a observação contínua da CMB.

Em contraste com um evento localizado, como uma explosão de fogos de artifício, o Big Bang abrangeu todo o Universo, o que implica que os restos desse evento primordial podem ser observados de várias direções no céu. Esse fluxo contínuo de fótons de cantos distantes do cosmos sustenta nossa capacidade de estudar e analisar a luz antiga que ilumina os mistérios duradouros do Universo.

Na vasta extensão de nosso universo simbólico, o indivíduo azul que representa nossa galáxia percebe as ondas sonoras, especificamente a radiação cósmica de fundo (CMB), emanando da figura carmesim que simboliza uma galáxia distante dez segundos após a emissão e da entidade dourada após um minuto, apesar da natureza simultânea de suas vocalizações.

Esse cenário intrigante pintado por Alexander Spatari por meio da Getty Images nos convida a imaginar um cenário em uma movimentada praça da cidade, onde as pessoas são chamadas a vociferar “Boo!” precisamente às 12:00:00, assumindo uma velocidade sonora hipotética de apenas um metro por segundo, significativamente mais lenta do que sua velocidade real.

Em instantes, sua própria exclamação proferida se dissipa em silêncio, mas às 12:00:10, os ecos dos gritos proferidos por aqueles posicionados a dez metros de distância reverberam em sua direção. Posteriormente, por volta das 12:01:00, as reverberações de indivíduos situados a uma distância de 60 metros atingem seus sentidos auditivos e, mesmo às 12:10:00, dez minutos completos após a explosão sincronizada, você é recebido com as ondas sonoras atenuadas provenientes de uma distância de 600 metros.

Analogamente, a radiação cósmica de fundo experimenta um fenômeno comparável. Inicialmente ’emitida’ por toda a extensão do espaço quase simultaneamente, essa radiação, impulsionada pela velocidade finita da luz, continua chegando até nós a partir de setores cada vez mais remotos do Universo. Atualmente, após impressionantes 13,8 bilhões de anos desde seu início, esse eco cósmico chega à Terra vindo de regiões agora posicionadas a aproximadamente 45 bilhões de anos-luz de distância, delineando nosso horizonte cosmológico, elucidando assim a fraqueza desse sinal.

O início da radiação cósmica de fundo remonta ao ano de 1964, marcando sua descoberta, e desde então tem sido meticulosamente examinada por meio da notável missão europeia Planck. Curiosamente, essa relíquia cósmica não é totalmente uniforme, apresentando discrepâncias sutis de temperatura na CMB observável hoje, decorrentes de pequenas irregularidades de densidade durante a fase nascente do Universo, por volta de 380.000 anos após o Big Bang.

Em toda a vasta extensão de sua evolução de 13,8 bilhões de anos, essas flutuações de densidade catalisaram a formação da configuração intrincada e agrupada em grande escala do Universo contemporâneo, repleta de galáxias, aglomerados e superaglomerados. Essa trajetória evolutiva foi governada por atributos cósmicos abrangentes, como a prevalência da matéria escura e “comum”, a taxa de expansão cósmica e a quantidade de energia escura. Por meio de uma justaposição meticulosa dos dados da missão Planck com observações astronômicas contemporâneas, os pesquisadores quantificaram habilmente esses parâmetros cosmológicos com notável precisão, apesar da natureza enigmática que ainda envolve a matéria escura e a energia escura.

Fonte: Spacetoday.com.br