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A Teoria do Big Bang é a principal explicação sobre como o universo começou.  Em sua forma mais simples, ela diz que o universo como o conhecemos começou com uma pequena singularidade, depois inflou ao longo dos próximos 13,8 bilhões de anos até o cosmos que conhecemos hoje.

Veja também tudo sobre a teoria do multiverso!

Como os instrumentos atuais não permitem que os astrônomos observem o nascimento do universo, muito do que entendemos sobre a Teoria do Big Bang vem de fórmulas e modelos matemáticos. No entanto, os astrônomos podem ver o “eco” da expansão por meio de um fenômeno conhecido como fundo de micro-ondas cósmico. Além disso, embora a maioria da comunidade astronômica aceite a teoria, existem alguns teóricos que têm explicações alternativas além do Big Bang.

A “Teoria do Big Bang” é popular entre os astrofísicos há décadas. No entanto, só atingiu o grande público em 2007, quando um show de comédia com o mesmo nome estreou na CBS. O programa acompanha a vida familiar e acadêmica de vários pesquisadores (incluindo um astrofísico).

O primeiro segundo, e o nascimento da luz

Teoria do Big Bang: entenda a teoria do início do universo! - Foto: OD
Teoria do Big Bang: entenda a teoria do início do universo! – Foto: OD

No primeiro segundo após o início do universo, a temperatura era de cerca de 10 bilhões de graus Fahrenheit (5,5 bilhões de graus Celsius), de acordo com a NASA. O cosmos continha uma vasta gama de partículas fundamentais, como nêutrons, elétrons e prótons. Dessa forma, eles se deterioraram ou se combinaram conforme o universo esfriava.

Seria impossível olhar para aquilo, porque a luz não podia ser carregada para dentro dela. “Os elétrons livres teriam causado a luz (fótons) para se espalhar da maneira como a luz do sol se espalha pelas gotículas de água nas nuvens”, afirmou a NASA. No entanto, com o tempo os elétrons livres encontraram núcleos e criaram átomos neutros. Portanto, isso permitiu que a luz brilhasse cerca de 380.000 anos após o Big Bang.

Esta luz inicial – às vezes chamada de “brilho posterior” do Big Bang – é mais apropriadamente conhecida como radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB). Ela foi “prevista” pela primeira vez por Ralph Alpher e outros cientistas em 1948, mas foi encontrada apenas por acidente quase 20 anos depois.

Arno Penzias e Robert Wilson, ambos da Bell Telephone Laboratories em Murray Hill, New Jersey, estavam construindo um receptor de rádio em 1965 e captando temperaturas acima do esperado, de acordo com a NASA. No início, eles pensaram que a anomalia ocorria por causa dos pombos e seu esterco. Mas mesmo depois de limpar a bagunça e matar pombos que tentavam empoleirar-se dentro da antena, a anomalia persistiu.

Simultaneamente, uma equipe da Universidade de Princeton (liderada por Robert Dicke) estava tentando encontrar evidências da CMB e percebeu que Penzias e Wilson haviam “tropeçado” nela. Portanto, cada uma das equipes publicou artigos no “Astrophysical Journal” em 1965.

Determinando a idade do universo

Teoria do Big Bang: entenda a teoria do início do universo! - Foto: Globo
Teoria do Big Bang: entenda a teoria do início do universo! – Foto: Globo

A radiação cósmica de fundo foi observada em muitas missões. Uma das missões espaciais mais famosas foi o satélite Cosmic Background Explorer (COBE) da NASA, que mapeou o céu na década de 1990.

Várias outras missões seguiram os passos do COBE, como o experimento BOOMERanG (Observações de balão de radiação extragaláctica milimétrica e geofísica), Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) da NASA e o satélite Planck da Agência Espacial Europeia.

As observações de Planck mapearam o fundo com detalhes sem precedentes. Dessa forma, revelaram que o universo era mais antigo: 13,82 bilhões de anos, em vez de 13,7 bilhões de anos. Além disso, vale lembrar que a missão do observatório de pesquisa está em andamento e novos mapas do CMB são feitos de forma periódica.

No entanto, os mapas dão origem a novos mistérios. Como exemplo, podemos citar o fato do hemisfério sul parecer ligeiramente mais vermelho (mais quente) do que o hemisfério norte. A Teoria do Big Bang diz que o CMB seria basicamente o mesmo, não importa para onde você olhe.

Além disso, o exame do CMB também dá pistas aos astrônomos quanto à composição do universo. Os pesquisadores acham que a maior parte do cosmos é composta de matéria e energia que não podem ser “sentidas” com instrumentos convencionais, levando aos nomes de matéria escura e energia escura. Apenas 5% do universo é composto de matéria, como planetas, estrelas e galáxias.

Controvérsia sobre ondas gravitacionais

Teoria do Big Bang: entenda a teoria do início do universo! - Foto: El Pais
Teoria do Big Bang: entenda a teoria do início do universo! – Foto: El Pais

Embora os astrônomos pudessem ver o início do universo, eles também têm buscado provas de sua rápida inflação. A teoria diz que no primeiro segundo após o nascimento do universo, nosso cosmos cresceu mais rápido do que a velocidade da luz. Isso, aliás, não viola o limite de velocidade de Albert Einstein, já que ele disse que a luz é o máximo que qualquer coisa pode viajar dentro do universo. Isso não se aplica à inflação do próprio universo.

Em 2014, astrônomos disseram ter encontrado evidências no CMB sobre os “modos B”, uma espécie de polarização gerada conforme o universo ficava maior e criava ondas gravitacionais. A equipe encontrou evidências disso usando um telescópio antártico chamado “Imagens de fundo da polarização extragaláctica cósmica”, ou BICEP2.

Mas em junho, a mesma equipe disse que suas descobertas poderiam ter sido alteradas pela poeira galáctica que estava no caminho de seu campo de visão.

“A conclusão básica não mudou; temos grande confiança em nossos resultados”, disse Kovac em uma coletiva de imprensa relatada pelo New York Times. “Novas informações do Planck fazem parecer que as previsões pré-Planckianas de poeira eram muito baixas”, acrescentou.

Resultados do Planck

Os resultados do Planck chegaram até a internet em uma forma pré-publicada em setembro. Em janeiro de 2015, pesquisadores de ambas as equipes trabalhando juntas “confirmaram que o sinal do Bicep era principalmente, senão tudo, poeira estelar”, disse o New York Times em outro artigo.

Separadamente, as ondas gravitacionais foram confirmadas quando falamos sobre os movimentos e colisões de buracos negros que são algumas dezenas de massas maiores que o nosso sol. Essas ondas foram detectadas várias vezes pelo Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) desde 2016. À medida que o LIGO se torna mais sensível, prevê-se que a descoberta de ondas gravitacionais relacionadas a buracos negros será um evento bem frequente.

Inflação mais rápida, multiversos e mapeamento do início

Teoria do Big Bang: entenda a teoria do início do universo! – Foto: DW

O universo não está apenas se expandindo, mas ficando mais rápido à medida que se infla. Isso significa que, com o tempo, ninguém será capaz de localizar outras galáxias da Terra, ou qualquer outro ponto de observação dentro de nossa galáxia.

“Veremos galáxias distantes se afastando de nós, mas sua velocidade está aumentando com o tempo”, disse o astrônomo da Universidade de Harvard, Avi Loeb, em um artigo da Space.com em março de 2014.

“Então, se você esperar o tempo suficiente, eventualmente, uma galáxia distante alcançará a velocidade da luz. O que isso significa é que nem mesmo a luz será capaz de preencher a lacuna que está sendo aberta entre essa galáxia e nós. Não há como extraterrestres naquela galáxia se comunicarem conosco, para enviar qualquer sinal que chegue até nós, uma vez que sua galáxia está se movendo mais rápido do que a luz em relação a nós.”

O multiverso

Além disso, alguns físicos também sugerem que o universo que experimentamos é apenas um entre muitos. No modelo de “multiverso”, diferentes universos coexistiriam entre si como bolhas lado a lado. A teoria sugere que, naquele primeiro grande impulso inflacionário, diferentes partes do espaço-tempo cresceram em taxas diferentes. Isso poderia ter esculpido diferentes seções – diferentes universos – com leis da física potencialmente diferentes.

“É difícil construir modelos de inflação que não levem a um multiverso”, disse Alan Guth, físico teórico do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, durante uma entrevista coletiva em março de 2014 sobre a descoberta das ondas gravitacionais.

“Não é impossível, então acho que certamente ainda há pesquisas que precisam ser feitas. Mas a maioria dos modelos de inflação leva a um multiverso, e as evidências da inflação vão nos empurrar na direção de levar a ideia de um multiverso a sério.”

Embora possamos entender como o universo que vemos surgiu, é possível que o Big Bang não tenha sido o primeiro período inflacionário que o universo experimentou. Alguns cientistas acreditam que vivemos em um cosmos que passa por ciclos regulares de inflação e deflação, e que simplesmente vivemos em uma dessas fases.

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