O Big Bang

Paulo Cezar Souto Pio

  (astrônomo amador)

O que havia antes da Criação?
O Inferno, para lá jogarem as pessoas que fazem essa pergunta, respondeu Santo Agostinho (354 – 430).

"... vivemos em um Universo dinâmico, não estático, caracterizado pela variação do volume total tridimensional com relação ao tempo..." (Mário Novello, O que é Cosmologia?, 2006)

O trabalho de Albert Einstein (1879-1955) sobre a relatividade mostrou isso em 1915. No entanto, como ele não tinha nenhuma razão para supor que o Universo estivesse se expandindo ou se contraindo, dois anos depois apresentou uma novidade: uma "constante cosmológica" para tornar o Universo estático, perene e imutável.

Lemaître e Einstein

Em 1922, Alexander Friedmann (1888-1935) abriu caminho para a noção de que o Universo poderia sofrer expansão ou contração usando as mesmas equações de Einstein, o que aponta para um Universo com início. Nessa época, porém, seu trabalho não ganhou a devida repercussão.

Em 1927, no mesmo ano em que obteve seu Ph.D pelo Massachusetts Institute of Technology nos Estados Unidos, o padre católico belga ordenado em 1922, Georges Lemaître (1894-1966), apresentou um trabalho semelhante ao de Friedmann. Convidado a Londres para um debate sobre a possível relação entre o Universo físico e a espiritualidade, apresentou sua ideia de que o Universo se expandia e teria tido um início num "átomo primordial", que deu origem a tudo o que existia.

Passados dois anos, Edwin Hubble (1889–1953) descobre que as galáxias estavam se afastando com velocidades proporcionais à sua distância, isto é, quanto mais distante a galáxia, maior sua velocidade de afastamento!

Como no modelo do bolo de passas:

num tempo ti=0, as distâncias das passas em relação a uma passa de referência são:

passa A: di= 1 cm

passa B: di= 3 cm

passa C: di= 4 cm

Após 1 hora, o bolo dobra de tamanho, e as distâncias entre as passas serão:

passa A: df= 2 cm

passa B: df= 6 cm

passa C: df= 8 cm

Portanto as velocidades são:

passa A: v=(2-1)cm/1h = 1 cm/h

passa B: v=(6-3)cm/1h = 3 cm/h

passa C: v=(8-4)cm/1h = 4 cm/h

Como se pode ver, as passas mais distantes da passa de referência estão se afastando com velocidades maiores. Qualquer das passas pode ser a passa de referência, qualquer que seja sua posição no bolo. Assim, não há um centro de tudo. Isso comprovou a expansão do Universo e mostrou que Einstein estava errado ao achar que o Universo era estático.

Em 1946, o físico russo-americano George Gamow (1904-1968), sugeriu um modelo com início por fusão nuclear. O modelo de Gamow iniciou com partículas fundamentais que se aglomeraram em elementos mais pesados, por fusão. Suas idéias estão corretas, exceto que as condições iniciais do Universo não eram apropriadas para fundir o carbono e elementos mais pesados, formando somente H e He em abundância significativa. Os elementos mais pesados foram produzidos mais tarde no interior das estrelas.

George Gamow

Observando os acontecimentos históricos, podemos concluir que a teoria popularmente chamada de Big Bang foi construída ao longo de anos de trabalho de vários cientistas e até hoje há muita discussão a respeito do tema e muito trabalho a se fazer.

Sobre o termo "Big Bang", que se traduz por "grande bum", uma onomatopeia, imitação de um grande barulho, diz-se que ele nasceu de forma pejorativa, quando Fred Hoyle (1915-2001), cientista britânico contemporâneo de Gamow, tentou desacreditar suas ideias na mídia por discordar de um Universo em expansão. Esse termo é constantemente mal traduzido para o português como "grande explosão" e causa um entendimento errôneo do que seja essa ideia.

Uma explosão é representada como um fenômeno que possui uma origem, um centro, e a partir da qual alguma forma de processo físico se propaga. Em nada se assemelha com o Big Bang, pois a geometria do Universo é espacialmente homogênea, isto é, possui as mesmas propriedades em todos os seus pontos; por conseguinte, não tem um centro espacial característico de um processo explosivo. O Big Bang é um processo diferente, no qual todo o espaço passa a existir homogeneamente a partir de um único tempo de origem.

A ideia do Big Bang é que num período de tempo absolutamente curto, o Universo cresceu numa escala impressionante. Seria como se um ponto, o ponto final desta frase, atingisse o tamanho do grupo local de galáxias em menos de um piscar de olhos!

Embora a expansão do Universo pressuponha que um dia ele esteve inteiramente contido dentro de um volume ínfimo, a física atual nada pode dizer da sua evolução desde o instante inicial até 10-43s, quando tinha 10-33cm de raio, durante a chamada Era de Planck. Deste intervalo de tempo, que apesar de diminuto não é nulo, nada se pode dizer. O Universo teve início numa singularidade. Inicialmente, tudo o que havia eram fótons. Da expansão do volume e a queda da densidade de energia, originaram-se partículas leves como os prótons, nêutron e os neutrinos. Com o Universo mais frio, começaram a se formar os elétrons. Essas partículas elementares se combinaram e formaram os elementos químicos mais leves, o hidrogênio, o deutério (um isótopo do hidrogênio), o hélio e um pouco de lítio. Pela teoria do Big Bang com suas atualizações, os primeiros elementos químicos foram formados em menos de 1 minuto a partir do início do Universo. Os demais elementos foram sintetizados posteriormente no interior das estrelas.

A NASA lançou o satélite WMAP em 2001 para mapear e estudar o céu. Em janeiro de 2010, após 7 anos de dados analisados, concluiu que a idade do Universo é de cerca de 13,8 bilhões de anos, que a matéria normal corresponde a menos de 5% da massa total do universo e que as primeiras estrelas se formaram cerca de 380 milhões de anos depois do Big Bang.

BIBLIOGRAFIA

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