O aniversário do Big Bang: seis mistérios de uma bomba cósmica

Em 1964, uma dupla de engenheiros da Bell Labs, em Nova Jersey, nos EUA, tentou construir uma antena melhor e acabou descobrindo as origens do universo. Depois de descartar o barulho da cidade, bombas nucleares e fezes de pombos, Arno Penzias e Robert Wilson mostraram que um estranho barulho de rádio em seus leituras era o primeiro sinal confirmado da Radiação Cósmica de Fundo (RCF). Deste antigo brilho surgiu como resultado o Big Bang e agora permeia o universo.

 

Nos anos 1980, físicos bolaram a ideia de que o universo passou por um período logo depois do BIG Bang em que cresceu exponencialmente  uma teoria chamada inflação do universo Foto: Divulgação
Nos anos 1980, físicos bolaram a ideia de que o universo passou por um período logo depois do BIG Bang em que cresceu exponencialmente uma teoria chamada inflação do universo
Foto: Divulgação

A descoberta solidificou a teoria do Big Bang como a nossa melhor explicação para as origens cósmicas, e Penzias e Wilson ganharam um prêmio Nobel. Agora, 50 anos depois, a RCF tem nos ajudado a descobrir a idade do universo, sua forma e componentes, bem como detalhes sobre como ele evoluiu. Mas, como quase toda descoberta, a RCF levantou questões novas e mais inquietantes. Aqui estão seis dos maiores mistérios provocados pelos estudos do Big Bang.

 

1. Por que o universo é tão suave?

 

Em um primeiro momento, mapas da RCF pareciam bom demais para serem verdade. Após o Big Bang, a matéria deveria ter voado destroçada e formado aglomerados. Mas a RCF mostrou que o universo era incrivelmente uniforme, como se as regiões distantes de alguma forma ficassem em contato durante a expansão inicial do universo.

 

Nos anos 1980, físicos bolaram a ideia de que o universo passou por um período logo depois do BIG Bang em que cresceu exponencialmente – uma teoria chamada “inflação do universo”.

 

Mapas recentes da RCF confirmaram algumas das previsões deste modelo, mas não de todos. Mesmo que a teoria seja verdadeira, nós ainda não temos ideia do que causou a inflação, quando começou e por que parou. Poderemos ter uma resposta em breve. A inflação deveria ter abertos rasgos no espaço-tempo chamados de ondas gravitacionais, e assinaturas destas ondas devem aparecem em mapas de alta resolução de RCF, diz Avi Loeb, do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics in Cambridge, Massachusetts.

 

2. O que havia antes do Big bang?

 

A inflação do universo apagou qualquer registro que veio antes da rápida expansão, então não podemos responder a essa pergunta apenas olhando para o céu. Além disso, o universo teve um início tão quente e denso que as equações que usamos para descrever sua expansão e evolução foram quebradas.

 

Uma teoria que unifique estas equações com mecânica quântica poderia fazer previsões matemáticas do que teria existido antes do Big Bang, mas tal teoria permanece um mistério. Claro que isso não impediu as pessoas de usar a RCF para especular sobre universos que transitam por explosões e contrações ou multiversos que brotam de um único universo.

 

3. Poderia ter emergido vida primitiva logo após o Big Bang?

 

A luz da RCF vem de gás superaquecido, ou plasma, que preencheu o universo primordial. A matéria que resfriou com o tempo deu origem a estrelas e galáxias, e o espaço de hoje é muito frio para hospedar vida como conhecemos em mundos e estrelas. Mas leituras da temperatura da RCF mostram que, meros 15 milhões de anos após o Big Bang, tudo ainda seria quente o suficiente para fazer o universo inteiro uma grande zona amigável. Esse período teria durado alguns milhões de anos, tempo suficiente para micróbios emergirem mas não vida complexa.

 

4. O que são material escura e energia escura

 

Os astrônomos já sabiam em 1964 que algumas partes do universe tinham mais matéria do que podíamos ver: baseado no nosso entendimento de gravidade, as galáxias dançavam em torno de aglomerados e giravam mais rápido em seus eixos do que a sua matéria visível as permitiria sem serem destroçadas.

 

A RCF nos mostrou que esta matéria que não pode ser vista compõe 80% de toda a matéria do universo. Mas nós ainda não sabemos do que este material misterioso é feito, ou se irá aparecer em experimentos ou detectores.

 

Ademais, estudos de supernovas revelaram em 1998 que o universo não apenas está se expandindo desde o Big Bang, como também voa em separado em um nível acelerado. Este efeito é atribuído à estranha força chamada energia escura, e a RCF revelou que ela compõe 68% de tudo no universo. Além disso, a energia negra permanece como uma das mais misteriosas forças na Física.

 

5. Qual é o destino final do universo?

 

Estudos da RCF poderiam nos ajudar a traçar a comportamento da energia escura através do tempo, para, em última análise, nos dizer o que pode acontecer caso o universo chefe a um fim. Se a energia escura crescer constantemente em força, então o universo pode estar condenado a se destroçar por dentro. Se aumentar e diminuir, entretanto, algumas estruturas podem crescer novamente das cinzas de um universo moribundo. E se a energia escura se estabilizar no nível que vemos hoje, o universo se expandirá para sempre e terminará sombrio e frio.

 

6. O Big Bang se tornará uma teoria intestável?

 

Se a expansão sustentável continuar por muito tempo, uma simples onda de comprimento da RCF será tão alargada quanto o próprio universo. Isso significa que qualquer ser humano que estiver por perto daqui a um trilhão de anos não será capaz de detectar a RCF, diz Loeb. “A noção que temos do estudo cosmológico sera perdido, porque nós não seremos capazes de encontrar qualquer traço  do Big Bang no céu”, diz ele. “No futuro, teremos uma história do Big Bang, mas não teremos como verificar”.​

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