Ecos do Big Bang

Qualquer objeto com temperatura acima do zero absoluto irradia numa faixa de energia. Se o objeto é opaco (suficientemente denso), a energia irradiada tende a seguir uma curva de distribuição espectral – conhecida como curva...

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Qualquer objeto com temperatura acima do zero absoluto irradia numa faixa de energia.
Se o objeto é opaco (suficientemente denso), a energia irradiada tende a seguir uma curva de distribuição espectral conhecida como curva do corpo negro. A curva mostra a intensidade da radiação versus seu comprimento de ondas e atinge o pico num comprimento de onda característico relacionado com a temperatura do objeto.
A curva do corpo negro esteve na origem da teoria quântica. Quando realizava os cálculos, o físico Max Planck concluiu que a energia emitida ou absorvida deveria estar em pacotes discretos quanta ou fótons. A curva do corpo negro também é conhecida como a curva de radiação de Planck.

radiaçao corp n

O Satélite da NASA mediu a distribuição espectral da Radiação Cósmica de Fundo (RCF) e descobriu que ela segue perfeitamente a curva do corpo negro o melhor exemplo encontrado na Natureza. O pico da intensidade ocorre perto de 0,2 cm, que corresponde à temperatura de 2,725 K. A intensidade é dada como fluxo de energia medido em jansky por unidade de ângulo sólido (sr = sterradiano).

O que isso tudo significa?
Vamos com um exemplo análogo:
Quando estamos ao redor de uma fogueira que acabamos de acender, as brasas são amarelas e brilhante. Mais tarde, elas adquirem um brilho vermelho fosco. Ao passar um tempo considerável, já nem brilha mais, mas ainda podemos sentir o calor se aproximarmos as mãos.
A Radiação Cósmica de Fundo (RCF) sofreu um processo parecido, porém, em bilhões de anos em vez de horas.

fogueira

Durante uns 14 bilhões de anos, logo após o Big- Bang, o Universo era banhado por partículas de raios gamas de altíssima energia. Conforme sua expansão e seu resfriamento, a radiação passou a ter comprimentos de ondas cada vez mais longos: luz visível, radiação infravermelha e microondas. A descoberta da RCF em microondas e o entendimento de seu significado é um dos mais fascinantes relatos da cosmologia.

Dois engenheiros: Robert Wilson e Arno Penzias, ao tentarem resolver um problema que assombrava a Europa nas TV’s da época (que não trataremos aqui no momento), criaram uma antena para detectar sinais de microondas espectrais. Apontaram-na para o céu e começaram o levantamento.
Logo descobriram um problema: para qualquer direção que apontassem a antena, captavam um fraco chiado em microondas.
Após checar todo o equipamento, ter limpado o interior da antena, pensando que as sujeiras dos pombos (os cocôs) poderiam influenciar. Mas nada resolveu.

Então, um colega mencionou um grupo de astrofísico da Princeton University que estavam examinando as consequências do Big-Bang. De fato, esses astrofísicos tinham concluído que o Universo resfriado deveria estar banhado em microondas que poderiam ser pensada como “eco do Big-Bang”.

E sim, as evidências apontaram que, realmente, o fraco chiado que eles recebiam em sua antena era a RCF.

Robert W. Wilson (left) and Arno Penzias pose next to their antenna after winning the Nobel Prize in 1978 for discovering the Big Bang's afterglow.
Robert W. Wilson (left) and Arno Penzias pose next to their antenna after winning the Nobel Prize in 1978 for discovering the Big Bang’s afterglow.

Agora, voltando ao exemplo da fogueira. Imagine que você estivesse olhando a fogueira se esfriar dentro da brasa. No começo você veria luzes visíveis vindo de todas as direções. Conforme a fogueia fosse esfriando, a radiação se tornaria vermelha, depois, infravermelha, mas sempre viria de todas as direções.
Da mesma fora, argumentam os teóricos, os observadores na Terra deveriam ver a radiação chegar de todas as direções. À medida que o Universo se expandiu e se esfriou, a radiação emitida passou a ter comprimentos de ondas mais longos das microondas. É como se notássemos que a fogueira apagou, mas sabemos que teve uma fogueira ali pois podemos sentir o calor que ela deixou. Neste caso, o Big Bang existiu pois podemos notar sua radiação cósmica de fundo.

Essa descoberta removeu as dúvidas sobre o Big Bang e remeteu o estado estacionário para o esquecimento.

Referências:

Astronomy, Anuário 2007 (pg: 7 – 11)

Zahar Astronomia

Wikipédia

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