Teoria do Big Bang

Intrigantes questões que nos assombram desde os primórdios do pensamento humano: de onde viemos e para onde vamos? Qual a origem do universo e qual será seu destino? como se formou toda essa imensidão de energia e matéria, inclusive a que forma nossos corpos?

A teoria do Big Bang, em sua versão aprimorada pela teoria do universo inflacionário (tema de um dos próximos artigos), é o paradigma dominante no meio científico como explicação para a origem e evolução de nosso universo.

Para entendimento do conceito, é fundamental que saibamos o que é densidade. Representada pela letra grega ρ (pronuncia-se "rô"), ela é uma grandeza física que corresponde à quantidade de matéria (massa) contida em determinado volume.

Portanto, calcula-se a densidade de um corpo pela divisão da sua massa por seu volume:

Tradicionalmente, define-se corpo como "tudo aquilo que tem massa e ocupa lugar no espaço". Em última análise, o universo como um todo pode ser considerado um corpo. Nesta série de artigos, falaremos bastante sobre a densidade do universo.

De acordo com o modelo do Big Bang, há aproximadamente 13,82 bilhões de anos toda a matéria e energia existentes estavam concentradas em um ínfimo ponto, de volume tendendo a zero, ou seja, densidade tendendo ao infinito, condição a partir da qual o universo expandiu-se até virar o vasto e gélido cosmos atual.

O Big Bang é o exato instante a partir do qual a expansão se inicia, e a situação imediatamente anterior, na qual nossas leis físicas deixam de fazer sentido, é chamada de singularidade.

A teoria do universo inflacionário acrescenta que houve um período de crescimento exponencial (extremamente rápido) durante os primeiros poucos momentos, antes de se estabelecer uma expansão mais gradual.

Em 1915, Albert Einstein publicou sua teoria da relatividade geral, cujas equações conduziram a resultados reveladores de que o universo está se expandindo.

O primeiro a chegar a essa conclusão, com base na teoria de Einstein, foi o matemático russo Alexander Friedmann, em 1922. Depois, em 1927, o padre belga Georges Lemaître propôs a hipótese do átomo primordial (ou ovo cósmico), após estudar o trabalho de Friedmann.

Depois da Segunda Guerra Mundial, o físico ucraniano George Gamow, naturalizado estadunidense, adotou e aperfeiçoou a teoria de Lemaître. Juntamente com colaboradores acadêmicos, ele investigou a origem de elementos químicos nos estágios iniciais do universo, publicando uma série de artigos científicos sobre o assunto.

Friedmann, Lemaître e Gamow foram pioneiros na semeadura de um novo paradigma, que posteriormente veio a ser conhecido como a teoria do Big Bang, atualmente alicerçada em consistentes fundamentos teóricos e evidências experimentais.

É curioso que um cientista que não concordava com a expansão do Universo, o astrônomo inglês Fred Hoyle, tenha sido quem cunhou a designação "Big Bang", ao se referir debochadamente à teoria em desenvolvimento, em transmissões de rádio de 1949.

A teoria do Big Bang apoia-se em duas ideias-chave que surgiram no início do século XX. A primeira delas é a teoria da relatividade geral. Conforme já vimos, o desenvolvimento de suas equações, desde que foi lançada, já apontava para o fato de que o universo está se expandindo.

O outro grande fundamento é o princípio cosmológico, segundo o qual a distribuição de matéria no espaço é homogênea e isotrópica. Isto significa que o universo, em uma visão de larga escala, tem uma aparência idêntica em qualquer região observada (homogeneidade), seja qual for a direção da observação (isotropia).

Além do respaldo teórico, o modelo também foi reforçado por consistentes evidências experimentais:

• As observações do astrônomo Edwin Hubble, constatando a expansão do universo.
• A abundância de elementos leves no universo, indicando que foram produzidos no início da expansão.
• A descoberta da radiação cósmica de fundo em micro-ondas (Cosmic Microwave Background - CMB - radiation), remanescente das altíssimas temperaturas do universo primordial.

Para evitar mal-entendidos sobre o Big Bang e a expansão do universo, precisamos fazer algumas ponderações sobre o que o modelo de fato representa.

Se todo o espaço (dentro e fora dos limites até onde podemos observar) for infinito, isto significa que ele já nasceu infinito. Por outro lado, se for finito, então nasceu com volume zero e cresceu a partir dessa condição.

Em ambos os casos, é bem verdade que, no momento inicial, a porção de espaço que corresponde ao nosso universo observável não seria maior do que um ponto.

No entanto, em qualquer das duas hipóteses (universo finito ou infinito), não existe um "centro de expansão" - um ponto de origem a partir do qual o universo tenha se expandido. A noção correta é a de que todas os pontos do espaço surgiram simultaneamente.

Em nossos próximos artigos, veremos que os cientistas, em sua maioria, acreditam que o universo é infinito. Vamos entender melhor tudo isso? Continue lendo...