A teoria do Big Bang: detalhes que você não conhecia

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A teoria do Big Bang diz que o universo nasceu aproximadamente 14 bilhões de anos atrás, a partir de um único ponto que estava contido no espaço, que se expandiu continuamente. Edwin Hubble chegou a essa conclusão em 1929, observando que a Via Láctea estava se afastando de nós a uma velocidade proporcional à distância que mantinha com a Terra.

Falar sobre as origens de tudo o que existe é uma questão mais complexa. Ou seja, se nem conhecemos 100% de todos os fenômenos que ocorrem no fundo dos oceanos, não seria um pouco pretensioso garantir que entendamos como o universo se originou? Mas, por esse motivo, também é impressionante o que a humanidade conseguiu descobrir, mesmo com nossos meios limitados.

Neste artigo, você saberá o que a teoria do Big Bang propõe, como foi desenvolvida e se existem outras hipóteses que explicam como tudo ao nosso redor se originou. Também revisaremos algumas das teorias que sugerem como o fim do universo poderia acontecer. Há muitas perguntas a serem respondidas, então vamos começar.

Quem propôs a teoria do Big Bang?

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Os astrônomos combinam modelos matemáticos e observações para criar teorias que explicam como o universo surgiu. Na teoria do Big Bang, outras propostas, como a relatividade de Einstein e teorias padrão de partículas fundamentais, estão incluídas. Isso significa que não é uma ideia isolada: foi necessário - e ainda é - o conhecimento de toda a comunidade científica para estabelecê-lo e expandi-lo.

Você ficará surpreso ao saber que a primeira pessoa a propor essa teoria foi um padre católico. Georges Lemaître nasceu na Bélgica em 17 de julho de 1894 e morreu no mesmo país em 20 de junho de 1966. A vida desse homem era fascinante, para dizer o mínimo. Ele era engenheiro civil quando ingressou no exército belga durante a Primeira Guerra Mundial, onde se tornou oficial de artilharia. Por seu serviço, Georges recebeu o prêmio War Cross.

Após a guerra, Lemaître se matriculou em um seminário para se tornar padre. Ao mesmo tempo, estudou Física na Universidade de Cambridge e continuou sua carreira acadêmica no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). Foi então que ele se familiarizou com o trabalho do físico teórico Albert Einstein e do astrônomo Edwin Hubble. Graças ao conhecimento desses três cientistas, Georges conseguiu formular a teoria do Big Bang, em 1927.

De Einstein, o padre retomou sua teoria da relatividade, que compreende duas teses: a da relatividade espacial e a da relatividade geral. O primeiro estabelece o princípio da relatividade, que afirma que as leis da Física são as mesmas para todos os observadores que possuem um movimento uniforme entre eles. Também explica que a velocidade da luz no vácuo é a mesma para todos os observadores, independentemente de seu movimento relativo ou do movimento da fonte de luz. Esses postulados fazem referência à estrutura do espaço-tempo.

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A relatividade geral está relacionada à gravidade. A ideia afirma que os estados de movimento acelerado e repouso em um campo gravitacional são fisicamente idênticos. Einstein propôs que o espaço-tempo é realmente curvo. As implicações da teoria da relatividade geral vão contra muitos dos princípios estudados na física clássica. Mas eles também são úteis para defender a expansão do universo. Segundo o cientista alemão, as partes do universo mais distantes de nós são mais rápidas que a velocidade da luz.

Edwin Hubble foi um dos pioneiros no campo da astronomia extragalática, responsável pelo estudo dos corpos e fenômenos que estão fora da Via Láctea. Agora, parece-nos óbvio, mas foi apenas nos anos 20 que, através de uma série de cálculos, o Hubble descobriu que existem outras galáxias além da Via Láctea. Com sua descoberta, a comunidade astronômica começou a reconhecer que o universo continha muitas galáxias e não apenas uma.

Com isso em mente, Hubble levantou o que mais tarde seria conhecido como Lei de Hubble, que estabelece os princípios da expansão do universo. Isso indica que existe uma relação entre as velocidades das galáxias distantes e sua distância à Terra. Também apoiado pela teoria da relatividade de Einstein, o astrônomo apontou que as galáxias mais distantes de nós são as que me movem mais rapidamente, o que significa que o universo está em um processo de constante expansão, que começou a partir dos primórdios do Big Bang.

Agora, a Lei de Hubble também é conhecida como Lei de Hubble-Lemaître, já que Georges falou desse fenômeno em 1927, dois anos antes de Hubble publicar seu trabalho sobre a expansão do universo. Mas como o trabalho de Lemaître fazia parte de uma publicação com menos popularidade, seu artigo passou quase despercebido. Portanto, na realidade, poderíamos considerar indiretamente as contribuições de Lemaître e Hubble como um trabalho conjunto, uma vez que eram contemporâneas e suas observações ajudaram a apoiar essa teoria. Mas Georges foi o primeiro cientista a medir e interpretar um sinal da possível expansão do universo.

Como nasceu o universo?

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Com todo esse histórico, agora será um pouco mais fácil entender a teoria do Big Bang. Como Lemaître descobriu que o universo estava se expandindo, isso o levou a acreditar que esse movimento se originava do mesmo ponto e que a distância entre galáxias que cresce cada vez mais era uma consequência desse evento, como os restos após uma explosão. O cientista propôs que tudo começou com um único átomo.

Pesquisas mais recentes sugeriram que o Big Bang pode nem ter começado com um átomo, mas com apenas uma fração minúscula, mas realmente minúscula, de um átomo. Dentro dele estavam as forças da gravidade, eletromagnetismo e nuclear, que ⁠ - em menos de um segundo ⁠ - se expandiram para fora. Dessa maneira, matéria e energia foram distribuídas uniformemente.

Se pudéssemos olhar para o universo um segundo após o Big Bang, veríamos um mar de nêutrons, prótons, elétrons, pósitrons, fótons e neutrinos de alta temperatura. Com o passar do tempo, o universo esfriou até que átomos neutros se formaram. O universo passou de opaco a transparente devido à ação dos fótons. Desde então, as galáxias não pararam de se afastar e o universo está ficando cada vez maior.

O universo é plano, ou seja, na geometria do espaço são cumpridas as regras da geometria euclidiana. Além disso, o universo tem uma temperatura estável em qualquer um dos seus pontos. Isso pode ser devido ao fato de que, no momento imediatamente após o Big Bang, o universo experimentou inflação: uma expansão de muita energia instável que seria distribuída de maneira mais estável pelo espaço. O que não sabemos até o momento é o que causou a inflação.

O Big Bang é a única teoria?

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A teoria do Big Bang não é a única sobre a origem do universo, mas é a mais popular e a mais aceita por especialistas e acadêmicos. Essa hipótese é da qual mais evidências foram encontradas, enquanto o restante de seus "oponentes" foram desacreditados ou ainda não foram comprovados. No primeiro caso, temos o modelo de estado estacionário, que dizia que o universo estava se expandindo por uma constante criação de matéria.

Também existe uma teoria do multiverso, chamada "inflação eterna", que indica que a inflação não deixou de ocorrer, o que criou muitos universos diferentes, que conseguiram coexistir.

A teoria do Big Bang continua sendo uma das mais aceitas, mas ainda há várias perguntas a serem respondidas. No universo, há mais matéria que antimatéria, para mencionar apenas alguns dos mistérios que os astrônomos relacionados a essa hipótese ainda não conseguiram resolver.

Assim como houve propostas diferentes sobre o início do universo, também existem teorias sobre como ele terminará ou o que acontecerá com o tempo. Um dos muitos objetivos atuais é saber se o universo continuará a crescer ou se um dia ele irá parar e entrar em colapso. Uma dessas teorias é a do Big Crunch, que afirma que em algum momento a expansão reverterá e poderá causar um segundo Big Bang. Mas a maioria das evidências disponíveis afirma que isso não acontecerá, pois a aceleração está aumentando e não vice-versa.

A teoria do Big Rip, por outro lado, propõe que em algum momento a energia escura será mais abundante que a gravidade, o que fará com que galáxias, corpos celestes, planetas e até átomos comecem a se separar. Também temos a teoria do Big Freeze, que indica que a expansão do universo é infinita e quanto mais as galáxias se afastam, mais geadas surgirão. Assim, eventualmente, as temperaturas serão tão baixas que a vida no universo deixará de existir.

Levando em consideração que esse acúmulo de conhecimento é realmente bastante recente (falamos de pouco mais de 100 anos), existe a possibilidade de nunca entendermos completamente como o universo se originou. É por isso que esse ramo da ciência é tão empolgante, porque esconde muitos segredos que estão além do nosso alcance, mas que mal podemos esperar para descobrir.

Teoria do Big Bang

Matéria traduzida do original de VIX espanhol, do autor Lucia Vazquez.