Quando olhamos para o céu e enxergamos uma imensidão de brilhos e cores, estamos encarando uma das coisas mais fascinantes que existe, o universo. O planeta Terra, a Lua, o Sol e todos os outros planetas que nele orbitam fazem parte do universo. Ele inclui todo o espaço, matéria, energia, o próprio tempo e também você. Mas como as coisas chegaram no que são hoje?
A origem do universo é algo que ainda intriga muitas pessoas. Por isso, este texto irá explicar a sua origem segundo a principal teoria de formação do universo, a Teoria do Big Bang. Para uma melhor compreensão, separamos o artigo em duas partes, onde a primeira contará como a teoria foi desenvolvida e a segunda a explicará.
Figura 1: Imagem da formação de estrelas capturada pelo Telescópio James Webb nomeada de “Pilares da Criação”. (1)
COMO NASCEU A TEORIA
No início do século XX, até por volta de 1908, havia um consenso entre a comunidade científica de que o universo sempre teve o mesmo aspecto e não sofria nenhum tipo de evolução, ou seja, era estático e eterno. Em 1916, Albert Einstein publicou a teoria da relatividade geral que descrevia a gravitação como a ação das massas nas propriedades do espaço e do tempo, isto significa que o espaço-tempo é distorcido pela presença da matéria que ele contém. Ainda assim, o cientista acreditava no modelo de universo estático.
Ao Resolver as equações de Einstein, o padre e cosmólogo belga Georges Lemaître e o matemático russo Alexander Friedmann foram os primeiros a propor que o Universo estaria em expansão, porém não passava de uma teoria. Com o avanço da ciência e a ajuda de novos telescópios, pesquisadores iniciaram estudos em busca da verificação desta mesma.
Pouco tempo depois, na década de 1920, o astrônomo americano Edwin Hubble observando o espaço, procurou medir a distância de uma galáxia e a velocidade com que ela se afasta e se aproxima da Terra. Ao medir as distâncias entre as galáxias, Hubble observou que a ondas de luz galáxias distantes sofrem um desvio para o vermelho, onde a luz fica mais avermelhada, que foi chamado de Redshift. Esse tipo de desvio acontece quando o observador e a fonte luminosa estão se afastando, o que possibilita calcular através do desvio de luz observado, a velocidade de afastamento da galáxia em relação a Terra. Tal descoberta possibilitou a criação da chamada Lei de Hubble, que denomina que quanto maior a galáxia, maior é a sua velocidade de afastamento.
A partir da década de 1930, o alto desenvolvimento da radioastronomia permitiu a descoberta de objetos astronômicos que estão a bilhões de anos luz de distância da Via Láctea. Com a conclusão de que o universo está em constante expansão, nasceu o questionamento na comunidade científica de que houve um momento em que sua massa estava concentrada em um único ponto. Em 1931, Lemâitre propôs seu modelo para a origem do universo, fazendo o caminho inverso para explicar a ideia do Big Bang e imaginando que toda a matéria, um dia, estava concentrada em um único ponto que ele chamou de átomo primordial. Com a evolução da ciência, a teoria foi se adaptando às novas descobertas científicas até chegar no que conhecemos hoje.
Figura 2: Einstein e Lemaître, em 1933, juntos na Califórnia. (2)
A EVOLUÇÃO DO UNIVERSO SEGUNDO O MODELO DO BIG BANG
A teoria do Big Bang diz que o universo se iniciou a partir de um ponto quente e infinitamente denso parecido com um buraco negro pressurizado de milímetros de largura. Há aproximadamente 13,7 bilhões de anos atrás essa singularidade se expandiu violentamente, e a partir disso se criou a matéria, a energia, o espaço e o tempo. Após a rápida expansão dessa singularidade, vieram as duas grandes fases evolutivas do universo denominadas de “Era da Radiação” e “Era da Matéria” e são fundamentais para entendermos o porquê o universo é como é.
ERA DA RADIAÇÃO:
Batizada pela dominância da radiação logo após o Big Bang, a Era da Radiação é formada por oito estágios menores chamados de épocas. A época inicial foi de Plank e ocorreu imediatamente após o Big Bang. É marcada pela ausência de matéria e a presença precursora das quatro forças da natureza, a superforça, composta de gravidade, força nuclear forte, força nuclear fraca e o eletromagnetismo. Contudo, no final dessa fase a gravidade se desassociou da superforça.
Em seguida, 10⁻⁴³ segundos, veio a época da Grande Unificação, nomeada assim devido às três forças unificadas existentes na natureza, a nuclear forte, a nuclear fraca e a eletromagnética. Essa época acabou quando a força nuclear forte se separou das demais.
Posteriormente, 10⁻ ³⁶ segundos foi iniciada a época Inflacionária, durante a qual o universo passou por uma rápida expansão. Sua temperatura se mantinha muito quente e já possuía a presença de partículas como quarks, elétrons e anti-quarks. Os quarks são partículas que se mantêm unidas através da força nuclear forte e que originam os prótons e nêutrons
Seguindo iniciou-se a época Eletrofraca, 10⁻³² segundos, onde por fim, as duas últimas forças restantes, a eletromagnética e a nuclear fraca se separaram.
Durante a próxima fase, a época Quark, 10⁻¹² segundos, já haviam todos os ingredientes do universo, porém o mesmo ainda era muito quente e denso para permitir a formação de partículas subatômicas.
Depois, na época Hádron, 10⁻⁶ segundos, a temperatura do universo caiu suficientemente para permitir a combinação dos Quarks que formariam os prótons e nêutrons.
Por último, na época de Lépton, 1 segundo, e época Nuclear, 100 segundos, finalizando a Era da Radiação, os prótons e nêutrons passaram por mudanças que permitiram sua fusão em núcleos, originando assim os primeiros núcleos de Hélio (He) e Hidrogênio (H).
ERA DA MATÉRIA:
Com a nova capacidade do universo de formar elementos químicos, os componentes essenciais para a criação de matéria, deu-se início à Era da Matéria, caracterizada pela presença de matéria no universo. Esta inclui três épocas que se estendem até os dias de hoje.
A primeira foi a época Atômica, que ocorreu 50 mil anos após o Big Bang. Neste período, a temperatura do universo esfriou o suficiente para possibilitar a fixação de elétrons aos núcleos pela primeira vez. Esse processo ajudou a criar os primeiros elementos químicos do universo, o Hélio (He) e o Hidrogênio (H).
Na época Galáctica, 200 milhões de anos depois do Big Bang, o hidrogênio juntou-se com o hélio em nuvens atômicas pelo universo. Dentro das nuvens, pequenos bolsões de gás podem ter tido gravidade o suficiente para a combinação de átomos, o que acabou por unir os átomos dos dois elementos criando então a semente das galáxias.
Acomodadas dentro dessas galáxias, as estrelas começaram a se formar na época Estelar, 3 bilhões de anos após o Big Bang, a última fase do desenvolvimento do universo e que se estende até hoje. O grande efeito de ondas gerado pelas estrelas acabou por transformar o hélio e o hidrogênio nos elementos restantes que conhecemos. Por sua vez, esses elementos se tornaram os componentes que originaram os planetas, luas, a vida e tudo mais o que conhecemos.
Figura 3: Imagem infravermelha do universo capturada pelo Telescópio James Webb. (3)
REFERÊNCIAS DA PESQUISA:
MÜLLER, Alexei Machado; SARAIVA, Maria de Fátima Oliveira; OLIVEIRA FILHO, Kepler de Souza. Cosmologia: origem do Universo. [201-?]. Disponível em: https://lief.if.ufrgs.br/pub/cref/n29_Muller/aula3/aula3g.pdf. Acesso em: 31 ago. 2022.
ANDREOLLA, Tina. Big Bang – Teoria da origem do universo. [201-?]. Disponível em: http://www.esalq.usp.br/lepse/imgs/conteudo_thumb/Big-Bang---Teoria-da-origem-do-universo.pdf. Acesso em: 31 ago. 2022.
GOUVEIA, Rosimar. Teoria do Big Bang. 2022. Disponível em: https://www.todamateria.com.br/teoria-do-big-bang/. Acesso em: 31 ago. 2022.
WILSON, Alastair. Como era o universo antes do Big Bang? 2022. Disponível em: https://www.bbc.com/portuguese/geral-59869849. Acesso em: 31 ago. 2022.
CASTANHARI, Felipe Mendes. A origem do universo | Teoria do BIG BANG. 2018. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=Bl8Q7Lt56y0. Acesso em: 30 ago. 2022.
GORST, Martin. O NASCIMENTO DO UNIVERSO. 2011. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=JHAPT_0cs_I&t=13s. Acesso em: 29 ago. 2022.
DRAKE, Nadia. Detectadas as primeiras estrelas do Universo? Entenda os fatos. 2020. Disponível em: https://www.nationalgeographicbrasil.com/2018/03/primeiras-estrelas-do-universo-ciencia-espaco-big-bang-aurora-cosmica. Acesso em: 31 ago. 2022.
CRONOLOGIA DO UNIVERSO. In: WIKIPÉDIA, a enciclopédia livre. Flórida: Wikimedia Foundation, 2022. Disponível em: https://pt.wikipedia.org/w/index.php?title=Cronologia_do_Universo&oldid=64377911. Acesso em: 11 set. 2022.
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