O Teoria do Big Bang É uma teoria cosmológica para explicar a origem do universo e a que atualmente tem mais aceitação na comunidade científica. Afirma que o universo começou com um big bang, cerca de 13,8 bilhões de anos atrás, e tem se expandido continuamente desde então..
Dessa grande explosão surgiram a matéria, o tempo e o espaço, que mais tarde se tornaram galáxias e sistemas estelares, incluindo nossa Via Láctea, o sistema solar e, finalmente, nós mesmos..
A teoria teve origem em 1915, com as equações da relatividade de Albert Einstein, que entre outras coisas preveem a expansão do universo, fato com o qual o cientista alemão nunca se sentiu confortável..
No entanto, o astrônomo belga George Lemaitre, ao estudar a relatividade, sugeriu que se a expansão fosse verdadeira, obviamente o universo deve ter um ponto de partida. Em 1927, Lemaitre publicou um artigo onde apresentava suas idéias sobre a origem do universo, que chamou de "o átomo primordial".
O astrônomo americano Edwin Hubble promoveu a nova teoria, confirmando em 1929 que as galáxias estão se afastando umas das outras e também de nós..
Voltando no tempo, as galáxias certamente deviam estar muito mais próximas do que estão hoje. E, portanto, deve ter havido um instante em que toda a matéria foi incrivelmente comprimida, ocupando um espaço infinitamente pequeno: uma singularidade.
Índice do artigo
O termo "big bang" foi cunhado pelo físico Fred Hoyle em 1940, que não simpatizou com a ideia, então se referiu a ela com escárnio, chamando-a de "big bang". Hoyle estava convencido de que o universo era estacionário.
Embora seu nome nos leve a pensar em algum evento catastrófico, físicos e cosmologistas agora acreditam que não foi nem grande nem um cataclismo do qual galáxias voaram em todas as direções..
Mas foi tão poderoso que as quatro interações fundamentais da Física foram unificadas durante aqueles primeiros momentos.
Todo o universo estava originalmente em um estado incrivelmente quente e denso e, de repente, se expandiu à medida que esfriava lentamente. Essa expansão continua hoje.
O big bang não explica como surgiu a singularidade original, muito menos o que existia antes dela. O que isso explica é o que aconteceu ao universo durante os primeiros dias, quando a singularidade deixou de existir..
Os cientistas estimam que o big bang aconteceu há 13,8 bilhões de anos e não é possível saber o que aconteceu antes, já que o tempo, junto com o espaço e a matéria, foram criados naquele exato momento..
Não foi um evento localizado. Acontece que quanto mais distantes estão os objetos que vemos com os telescópios mais poderosos, mais voltamos ao tempo em que ocorreu o big bang, independentemente da direção em que o olhamos..
Após o big bang, a temperatura caiu e as partículas subatômicas que conhecemos foram formadas: prótons, nêutrons e elétrons, para dar origem aos átomos.
Durante o big bang, surgiu a gravidade, a força unificadora de atração da matéria, bem como as outras interações fundamentais.
Os primeiros elementos químicos formados foram hidrogênio, o mais simples de todos, e depois hélio e lítio, em um processo denominado nucleossíntese. Com o tempo, enormes nuvens desses elementos deram origem às primeiras galáxias.
O big bang é baseado em:
-As equações da teoria da relatividade proposto por Einstein.
-O modelo padrão de partículas, que descreve a estrutura da matéria em termos das partículas fundamentais e as interações entre elas.
-O princípio cosmológico, que afirma que o universo é homogêneo e isotrópico, quando o vemos em uma escala maior. Isso significa que suas propriedades são idênticas em todas as direções e as leis da Física são as mesmas em todos os lugares..
Claro que sabemos que existem acumulações de matéria, separadas por espaços de muito menos densidade. Desse ponto de vista, as propriedades do universo certamente diferem. Mas a escala abrangida pelo princípio cosmológico é muito maior do que isso..
Segundo o princípio cosmológico, o universo não tem centro, nem fronteiras ou limites, porque simplesmente não existem lugares preferenciais..
Conclui-se, portanto, que o universo tem origem no tempo e, portanto, idade finita, embora ainda não esteja claro se sua extensão é finita ou infinita..
Os cientistas distinguem três estágios principais, o primeiro de um universo muito primitivo, a segunda do universo primordial propriamente dito e a terceira o estágio do formação de estrutura.
Durante os dois primeiros, o universo foi dominado primeiro pela radiação e depois pela matéria.
Durante essa era, a energia estava na forma de fótons, partículas elementares sem massa que compõem a luz. Graças a eles, foram criados os pares elétron-pósitron de matéria e antimatéria, que se aniquilam ao se encontrarem, emitindo novamente energia na forma de fótons..
No entanto, em algum ponto, a matéria predominou ligeiramente sobre a antimatéria, o que mais tarde levou ao aparecimento das primeiras partículas subatômicas..
Os cosmologistas acreditam que este estágio durou cerca de 700.000 anos, e nele os seguintes períodos são distinguidos:
Começa a partir de 10-43 segundos após o big bang ocorrer e inclui:
-A era Planck, quando as quatro interações fundamentais - eletromagnética, nuclear forte, nuclear fraca e gravidade - constituíam uma única força fundamental.
-A era da unificação, ocorreu em 10-36 segundos depois, quando a gravidade é separada das outras forças, mas as outras permaneceram fundidas no que é chamado de GUT (grande teoria unificada) conforme o universo se expandia e esfriava.
A partir de 10-36 até 10-33 segundos, em que o universo passou por um crescimento acelerado, resfriaram e sua densidade diminuiu rapidamente, como consequência da expansão.
Foi assim que o universo cresceu de algo menor que a ponta de um alfinete, para uma esfera do tamanho de vários sóis como a nossa, tudo em grande velocidade.
O crescimento do universo desacelerou sem parar e as primeiras partículas elementares surgiram: prótons, elétrons e nêutrons..
Após três minutos, prótons e nêutrons colidiram para formar os primeiros núcleos. Então, esses núcleos se encontraram e os átomos leves foram formados.
Paradoxalmente, as altas temperaturas do início do universo não permitiram que a luz aparecesse até cerca de 380.000 anos após o big bang..
Mas então o universo já havia esfriado o suficiente para permitir a formação do hidrogênio neutro, com o qual os fótons - portadores de luz - poderiam se mover grandes distâncias sem obstáculos..
O universo, antes opaco devido à sua alta densidade, tornou-se transparente à radiação e a matéria passou a ser predominante.
Dessa forma, formaram-se os primeiros conglomerados, graças à ação da gravidade, e o universo começou a adquirir sua forma atual. É a fase de formação de estruturas.
A gravidade colapsou as nuvens de gás para formar as primeiras estrelas, que mais tarde se associaram às galáxias. Os especialistas acreditam que isso aconteceu cerca de 400 milhões de anos após o big bang..
A expansão do universo não parou, pelo contrário, parece ter acelerado.
Agora, os cientistas acreditam que há uma matéria diferente da que podemos ver, chamada matéria escura, que é responsável por essa expansão acelerada.
O big bang ainda é observável hoje, apesar do tempo decorrido, por meio da radiação que vem dos lugares mais distantes do universo..
O fundo da radiação cósmica de microondas (fundo cósmico de microondas) foi descoberta em meados da década de 1960 por dois pesquisadores da Bell Laboratories: Arno Penzias e Robert Wilson.
É o brilho que o big bang deixou para trás, algo que a teoria já havia apontado com antecedência, mas que não havia sido detectado até os experimentos de Penzias e Wilson..
Em 1929, Edwin Hubble afirmou que o universo está se expandindo, e por oito anos ele ficou encarregado de coletar os dados necessários para comprová-lo no Observatório Mount Wilson, na Califórnia..
Desse modo, ele enunciou a seguinte lei, na qual a velocidade v com o qual as galáxias estão se afastando de nós, é proporcional à distância R, sendo H Constante de Hubble:
v = HR
Onde H = 22 x 10-3 m / (ano-luz). Esta forma simples da lei é válida quando se trata de galáxias não muito distantes..
O Telescópio Espacial Hubble confirma que galáxias distantes estão homogeneamente distribuídas, de acordo com o princípio cosmológico.
Quanto maior o desvio para o vermelho, maior a magnitude aparente de uma galáxia distante, o que significa que o comprimento de onda de sua luz aumenta à medida que ela viaja por um universo em expansão..
Em teoria há muitos pontos que permanecem obscuros, por exemplo os cientistas ainda não sabem o que desencadeou a grande inflação.
Por outro lado, muitos especialistas não se contentam com o fato de que antes do big bang o tempo não existia matéria e espaço, pois alguns pensam que o tempo sempre existiu..
Claro, as teorias cosmológicas apontam para fenômenos em grande escala e são refinadas ou descartadas graças a novas descobertas. Os cientistas esperam resolver discrepâncias como as seguintes:
A entropia era anormalmente baixa durante os primeiros momentos do universo e os cosmologistas não podem explicar o aumento da entropia para os níveis atuais..
Este problema refere-se ao fato de que a velocidade da luz é finita e nada viaja mais rápido que ela, porém, regiões que durante o big bang não puderam entrar em contato devido à sua separação, verifica-se que estavam em equilíbrio térmico..
Acredita-se que vivemos em um universo plano, porém a teoria do big bang não oferece um mecanismo físico que explique de forma satisfatória o motivo.
A teoria do big bang prevê a existência de monopólos magnéticos, mas até agora eles não foram encontrados. Cada vez que tentamos, seccionando um ímã, sempre obtemos ímãs menores com os pólos norte e sul, nunca separamos os pólos magnéticos (monopólos).
Outras preocupações com a teoria são: de onde se originou a singularidade? E como a matéria passou a predominar sobre a antimatéria? Ou como e por que ocorreu a grande inflação? Há ainda um longo caminho a percorrer.
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