TEORIA DO BIG BANG

Poucas perguntas intrigam tanto a humanidade quanto estas: de onde viemos? Como surgiu o universo que observamos? Como ele evoluiu até chegar à forma atual? E qual será seu destino?

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.

De acordo com esse modelo, há aproximadamente 13,8 bilhões de anos o universo encontrava-se em um estado extremamente quente e denso, a partir do qual começou a se expandir até virar o vasto e gélido cosmos atual.

Densidade é uma grandeza física que representa a massa de matéria contida em determinado volume (ρ = m/V). Imagine que toda a matéria do universo observável esteja concentrada em um ínfimo ponto, de volume tendendo a zero!

Ao extrapolar o modelo até o instante inicial da expansão, obtém-se uma singularidade, na qual nossas leis físicas deixam de fazer sentido.

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, expressão que acabou sendo adotada pela própria comunidade científica.

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 observacionais:

• 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.

Em primeiro lugar, é importante esclarecer uma das ideias mais mal compreendidas pelo público em geral: o modelo do Big Bang não é uma teoria sobre a criação do Universo, mas sobre sua evolução cosmológica.

Outro aspecto é que, 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 todos 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...