EspaçoUma abordagem sobre o “Big-bang”

Rafael Coimbra2 anos atrásOriginal version: NASA; modified by Ryan Kaldari
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O big-bang é hoje o melhor modelo do início do Universo. A teoria, leva em conta que, se as galáxias estão se afastando umas das outras, como observado por Edwin Hubble em 1929, então no passado elas deveriam estar cada vez mais próximas, e num passado remoto, cerca de 13,7 bilhões de anos atrás, deveriam estar todas num mesmo ponto, muito quente, uma singularidade espaço-tempo, que se expandiu. O Big Bang, ou Grande Expansão, criou não somente a matéria e a radiação, mas também o próprio espaço e o tempo. Este é o início do Universo que podemos conhecer. Numa fração de segundo, toda energia e matéria no cosmo foram criadas e a matéria assumiu sua forma presente. Em 1950 Fred Hoyle sugeriu, pejorativamente, o nome “Big Bang” para o evento de início do Universo, quando iniciou-se a expansão. Edward P. Tryon propôs, em 1973 (Nature, 246, 396), que o Big Bang ocorreu por uma flutuação quântica do vácuo.

No início

O big-bang não foi uma explosão no sentido convencional – foi uma expansão do próprio espaço-tempo. A teoria não pode e não tenta explicar o que veio “antes” disso. Só podemos dizer que o Universo era infinitamente pequeno, denso e quente ao nascer. Nos 10^-43 segundos de idade, o chamado “tempo de Planck”,  as leis normais da física não se aplicavam, pois as 4 forças fundamentais do Universo estavam unificadas (gravidade, eletromagnetismo, força nuclear forte e a força nuclear fraca). Nenhuma dessas forças existiam de forma separadas, cientistas andam estudando para unificá-las e poder entrar nesse tempo de Planck e tentar entender o motivo de como e o porquê do surgimento do universo.

Do tempo de Planck em diante, porém, a teoria teve mais sucesso. A densidade da energia era tão alta que partículas de matéria podiam se formar e decair espontaneamente, segundo a famosa equação de Einstein: E=mc². À medida que o Universo se expandiu, a densidade e a temperatura caíram e a massa das partículas que podiam se formar desse modo diminuiu, até que, após um microssegundo (um milionésimo de segundo), a temperatura caiu a menos de um quadrilhão °C e não pôde haver mais formação de matéria.

A inflação: breve período de súbita expansão no primeiro instante do surgimento do Universo, no qual, ele passou de menor que um átomo a maior que uma galáxia - é necessária para explicar a uniformidade que o Universo apresenta hoje. A melhor sugestão quanto ao que pode ter impelido esse surto de crescimento, é que enormes quantidades de energia foram liberadas quando as "quatro forças fundamentais, que governam o Universo desde então, se separaram de uma "superforça" unificada
A inflação: breve período de súbita expansão no primeiro instante do surgimento do Universo, no qual, ele passou de menor que um átomo a maior que uma galáxia – é necessária para explicar a uniformidade que o Universo apresenta hoje. A melhor sugestão quanto ao que pode ter impelido esse surto de crescimento, é que enormes quantidades de energia foram liberadas quando as “quatro forças fundamentais, que governam o Universo desde então, se separaram de uma “superforça” unificada.
  1.  Sopa de partículas
    Nas temperaturas extremas, a matéria foi criada espontaneamente a partir da energia, formando uma massa candente de partículas exóticas. Além de tipos conhecido de matérias, estas incluem partículas pesadas que hoje só podem ser feitas em aceleradores de partículas de alta energia.

    Imagem meramente ilustrativa. Credito: Panos Karanpanagiotis/Shutterstock
    Imagem meramente ilustrativa.
    Credito: Panos Karanpanagiotis/Shutterstock

     

  2. Mais matéria que antimatéria
    O big-bang deve ter criado quantidades iguais de matéria, mas o Universo atual é dominado por matéria normal (como nós conhecemos). A explicação pode estar na partícula chamada bóson X, que, ao decair, produz uma quantidade ligeiramente maior de matéria. Assim, gerou-se um diminuto desequilíbrio (talvez só 0,0000001%). Mas, essa diminuta diferença em bilhões de anos, se torna algo considerável.

    by PhysicsAndMore
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  3. Congelamento e destruição

    À medida que partículas e antipartículas colidiam, o material criado no big-bang foi quase todo reconvertido em energia, deixando pouca matéria para trás. A liberação de energia sustentou  a temperatura do Universo por algum tempo, mas, por fim, nem as partículas de luz puderam ser criadas espontaneamente e o conteúdo do Universo se fixou.

O Universo Primitivo

Após o primeiro microssegundo, com as temperaturas em queda, as partículas não se moviam tão rapidamente e, por essa razão, podiam se aglutinar. As primeiras a fazê-lo foram os quarks – partículas pesadas que compões os prótons e os nêutrons no núcleo de todos os átomos atuais. Uma pequena proporção deles ligou-se, então, para formar os núcleos dos elementos leves. Os fótons saltavam de um lado para outro entre partículas de matérias, impedindo-as de se fundir, e o cosmo era opaco. Matéria escura, não afetada pelos fótons, começou a formar estruturas. Por fim, após 300 mil anos, núcleos e elétrons combinaram-se em átomos. O número de partículas caiu rapidamente e a bruma do Universo dissipou-se.

  • Bibliografia

    Livro: Astronomia: Guia Ilustrado ZAHAR
    Link: http://astro.if.ufrgs.br/univ/#inflacao
    Alan H. Guth, The Inflationary Universe, Perseus, Reading 1997