Hoje em dia assumimos a teoria do Big Bang como a mais provável da origem do universo. E depois dessa explosão tentamos observar cada vez mais longe…
Por que a teoria do Big Bang é a mais aceita?
Bem… Tudo começou quando o Edwin Hubble descobriu que, depois do Big Bang, as galáxias estão se afastando umas das outras, e quanto mais longe elas estão, mais rápido se afastam. Assim concluímos que é o Universo que está se expandindo e que, em algum momento no passado, ele deve ter sido muito pequeno, muito denso e quente. E foi precisamente daí que então nasceu a ideia do que mais tarde foi batizada de teoria do Big Bang.
Na década de 1960 dois astrônomos descobriram algo chamado de Radiação Cósmica de Fundo, apoiando ainda mais a validade da teoria do Big Bang. Porque, afinal de contas, a única maneira de dois extremos do universo poderem ter a mesma temperatura seria se eles estivessem próximos o suficiente um do outro em algum ponto no passado.
E é possível calcular e traçar a origem deste “brilho” até 380.000 anos após o Big Bang! É o ponto em que a matéria começou a se agrupar o suficiente para que a luz se movesse livremente.
Já ouviu falar de radiação cósmica de fundo? Você já deve ter visto essa imagem
Podemos dizer que é o mais longe que conseguimos observar no Universo. Isso que é chamado de radiação cósmica de fundo é a prova mais convincente a favor do Big Bang, que é esse ponto que a gente assume de onde tudo começou.
Foi o físico russo Geoge Gamow quem começou a usar a teoria quântica no Big Bang. Ele queria saber se o universo começou como uma espécie de explosão gigantesca muito quente e se seria possível atualmente medir o calor original dessa “explosão”.
Com a Física Quântica na parada para estudar o Big Bang, então a tal explosão deve ter sido a radiação de um corpo negro, cujas propriedades já eram muito conhecidas na época.
Com alguns experimentos lá pelos idos de 1948, Gamow e seus colegas Ralph Adler e Robert Herman calcularam que a temperatura atual deste evento, o Big Bang, deveria estar uns cinco graus acima do zero absoluto (hoje sabemos que a temperatura correta é 2,73 Kelvin).
A previsão de uma radiação remanescente do Big Bang foi confirmada em 1964 por Ano Penzias e Robert Wilson, que, usando o radiotelescópio gigante Holmdel, captaram essa radiação residual no espaço! E agora temos essa imagem, feita pelo satélite Planck, em 2018, que é o mapeamento mais preciso dessa radiação cósmica de fundo, que se originou no Big Bang e que permeia todo o universo.
Essa foto é tão precisa que podemos detectar diferenças minúsculas na intensidade da radiação cósmica de fundo causadas pelo princípio da incerteza da mecânica quântica!
O princípio da incerteza descoberto pelo físico Werner Heisenberg na década de 1920, mostra que é impossível medir simultaneamente a posição e a velocidade de uma partícula, e nem dá para saber o quanto de energia ela tem em um certo intervalo de tempo. Ou se mede uma coisa ou outra, as duas juntas não.
Lá no momento da criação do Uuniverso, houve flutuações quânticas que causaram essas variações. Se o Big Bang tivesse sido completamente homogêneo, sem essas flutuações, o princípio da incerteza teria sido violado, e as leis da física seriam outras, ou nada.
São justamente essas flutuações quânticas, delicadíssimas, no tecido da radiação cósmica de fundo que mais tarde deram origem às galáxias.
O fato de existirmos, neste planeta minúsculo na periferia da Via Láctea, e de estarmos na presença de bilhões de outras galáxias, é fruto dessas pequenas flutuações quânticas lá no início do Big Bang.
Depois do Big Bang o que começou a acontecer e continua acontecendo é conhecido como inflação.
A importância da teoria da inflação
Esta é a melhor teoria, ou grupo de teorias de como o Universo se comportou em seus primeiros instantes de expansão. É o mecanismo, os detalhes matemáticos que explicam o que aconteceu antes do horizonte de 380 mil anos da CMB, a radiação cósmica de fundo em micro-ondas ( do inglês, Cosmic Microwave Background).
O mais bonito é que com a teoria da inflação, a maioria dos problemas com a teoria do Big Bang são resolvidos. E as previsões experimentais mais atuais nos levam a concluir que esta teoria pode estar correta!
No anos 1990, medidas muito precisas nos mostraram que a radiação cósmica de fundo não é perfeitamente lisa, mas tem ondulações! A inflação prevê que estas ondulações são resultado de flutuações quânticas que foram amplificadas à medida em que o Universo se expandiu.
Quando o universo era muito pequeno, a estranheza da física quântica governava: a energia flutuou do nada, as partículas surgiram e desapareceram e as probabilidades se misturaram. E a inflação teoriza que o universo nessa época se expandiu tão rápido (mais rápido até que a velocidade da luz!) em seu início, que estas flutuações criaram essas imperfeições, essas ondulações no tecido do espaço-tempo!
Essas flutuações com o tempo formariam mais tarde regiões do Universo que possibilitaram a matéria se formar. Átomos, nuvens de gás, estrelas, galáxias, planetas, eu você…
Com a inflação firmemente estabelecida a partir dessas evidências, nós podemos agora olhar além do horizonte de 380 mil anos da CMB, até 1036 segundos antes do Big Bang. Esse é o tempo de Planck. Uma outra história.
Mas pense, a partir daquele sinal tênue no céu hoje nós conseguimos traçar nossa origem. No início nós fomos luz, depois ondulações na temperatura, que mais tarde se tornaram matéria estrelas, galáxias, planetas, e vida…
Mas.. O que tinha antes do Big Bang?
Se o Big Bang é o começo de tudo… o que tinha antes? Esse é um dos maiores enigmas da ciência moderna: O universo surgiu assim, do nada?
O modelo físico que descreve com melhor precisão a evolução do universo é o modelo padrão da cosmologia. Observações astronômicas comprovam esse modelo do Big Bang a cada dia, indicando que tudo começou a partir de um ponto de altíssimas densidade e temperatura. O que se expande no Universo é o espaço, e o tempo, o espaço-tempo. Desde lá, o universo passou a se expandir e a esfriar, como vimos, certo?
Muito se especula, e existem até modelos matemáticos tentando explicar o momento exato do Big Bang. Mas, a pergunta que não quer calar é “afinal, o que tinha antes do Big Bang?”
A verdade é que para nós, com o Big Bang, o Universo passou a existir, e com ele o tempo e o espaço também começaram ali, naquele ponto. Então a partir de dentro desse universo, no qual nós mesmos passamos a existir, parece que ainda não temos resposta do que ou se havia algo antes, já que antes do big bang não havia “antes”, porque a princípio o próprio tempo passou a existir depois… Pelo menos é assim que encaramos hoje. Vai saber até quando, não é mesmo?
