Teoria do Big Bang: todos os detalhes que você não conhecia sobre esta grande hipótese

A teoria do Big Bang diz que o universo nasceu aproximadamente 14 bilhões de anos atrás, a partir de um único ponto que estava contido no espaço, que se expandiu continuamente. Edwin Hubble chegou a essa conclusão em 1929, observando que a Via Láctea estava se afastando de nós a uma velocidade proporcional à distância que mantinha com a Terra.

Falar sobre as origens de tudo o que existe é uma questão mais complexa. Ou seja, se nem conhecemos 100% de todos os fenômenos que ocorrem no fundo dos oceanos, não seria um pouco pretensioso garantir que entendamos como o universo se originou? Mas, por esse motivo, também é impressionante o que a humanidade conseguiu descobrir, mesmo com nossos meios limitados.

Neste artigo, você saberá o que a teoria do Big Bang propõe, como foi desenvolvida e se existem outras hipóteses que explicam como tudo ao nosso redor se originou. Também revisaremos algumas das teorias que sugerem como o fim do universo poderia acontecer. Há muitas perguntas a serem respondidas, então vamos começar.

Quem propôs a teoria do Big Bang?

Os astrônomos combinam modelos matemáticos e observações para criar teorias que explicam como o universo surgiu. Na teoria do Big Bang, outras propostas, como a relatividade de Einstein e teorias padrão de partículas fundamentais, estão incluídas. Isso significa que não é uma ideia isolada: foi necessário – e ainda é – o conhecimento de toda a comunidade científica para estabelecê-lo e expandi-lo.

Você ficará surpreso ao saber que a primeira pessoa a propor essa teoria foi um padre católico. Georges Lemaître nasceu na Bélgica em 17 de julho de 1894 e morreu no mesmo país em 20 de junho de 1966. A vida desse homem era fascinante, para dizer o mínimo. Ele era engenheiro civil quando ingressou no exército belga durante a Primeira Guerra Mundial, onde se tornou oficial de artilharia. Por seu serviço, Georges recebeu o prêmio War Cross.

Após a guerra, Lemaître se matriculou em um seminário para se tornar padre. Ao mesmo tempo, estudou Física na Universidade de Cambridge e continuou sua carreira acadêmica no Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). Foi então que ele se familiarizou com o trabalho do físico teórico Albert Einstein e do astrônomo Edwin Hubble. Graças ao conhecimento desses três cientistas, Georges conseguiu formular a teoria do Big Bang, em 1927.

De Einstein, o padre retomou sua teoria da relatividade, que compreende duas teses: a da relatividade espacial e a da relatividade geral. O primeiro estabelece o princípio da relatividade, que afirma que as leis da Física são as mesmas para todos os observadores que possuem um movimento uniforme entre eles. Também explica que a velocidade da luz no vácuo é a mesma para todos os observadores, independentemente de seu movimento relativo ou do movimento da fonte de luz. Esses postulados fazem referência à estrutura do espaço-tempo.

A relatividade geral está relacionada à gravidade. A ideia afirma que os estados de movimento acelerado e repouso em um campo gravitacional são fisicamente idênticos. Einstein propôs que o espaço-tempo é realmente curvo. As implicações da teoria da relatividade geral vão contra muitos dos princípios estudados na física clássica. Mas eles também são úteis para defender a expansão do universo. Segundo o cientista alemão, as partes do universo mais distantes de nós são mais rápidas que a velocidade da luz.

Edwin Hubble foi um dos pioneiros no campo da astronomia extragalática, responsável pelo estudo dos corpos e fenômenos que estão fora da Via Láctea. Agora, parece-nos óbvio, mas foi apenas nos anos 20 que, através de uma série de cálculos, o Hubble descobriu que existem outras galáxias além da Via Láctea. Com sua descoberta, a comunidade astronômica começou a reconhecer que o universo continha muitas galáxias e não apenas uma.

Com isso em mente, Hubble levantou o que mais tarde seria conhecido como Lei de Hubble, que estabelece os princípios da expansão do universo. Isso indica que existe uma relação entre as velocidades das galáxias distantes e sua distância à Terra. Também apoiado pela teoria da relatividade de Einstein, o astrônomo apontou que as galáxias mais distantes de nós são as que me movem mais rapidamente, o que significa que o universo está em um processo de constante expansão, que começou a partir dos primórdios do Big Bang.

Agora, a Lei de Hubble também é conhecida como Lei de Hubble-Lemaître, já que Georges falou desse fenômeno em 1927, dois anos antes de Hubble publicar seu trabalho sobre a expansão do universo. Mas como o trabalho de Lemaître fazia parte de uma publicação com menos popularidade, seu artigo passou quase despercebido. Portanto, na realidade, poderíamos considerar indiretamente as contribuições de Lemaître e Hubble como um trabalho conjunto, uma vez que eram contemporâneas e suas observações ajudaram a apoiar essa teoria. Mas Georges foi o primeiro cientista a medir e interpretar um sinal da possível expansão do universo.

Como nasceu o universo?

Com todo esse histórico, agora será um pouco mais fácil entender a teoria do Big Bang. Como Lemaître descobriu que o universo estava se expandindo, isso o levou a acreditar que esse movimento se originava do mesmo ponto e que a distância entre galáxias que cresce cada vez mais era uma consequência desse evento, como os restos após uma explosão. O cientista propôs que tudo começou com um único átomo.

Pesquisas mais recentes sugeriram que o Big Bang pode nem ter começado com um átomo, mas com apenas uma fração minúscula, mas realmente minúscula, de um átomo. Dentro dele estavam as forças da gravidade, eletromagnetismo e nuclear, que ⁠ – em menos de um segundo ⁠ – se expandiram para fora. Dessa maneira, matéria e energia foram distribuídas uniformemente.

Se pudéssemos olhar para o universo um segundo após o Big Bang, veríamos um mar de nêutrons, prótons, elétrons, pósitrons, fótons e neutrinos de alta temperatura. Com o passar do tempo, o universo esfriou até que átomos neutros se formaram. O universo passou de opaco a transparente devido à ação dos fótons. Desde então, as galáxias não pararam de se afastar e o universo está ficando cada vez maior.

O universo é plano, ou seja, na geometria do espaço são cumpridas as regras da geometria euclidiana. Além disso, o universo tem uma temperatura estável em qualquer um dos seus pontos. Isso pode ser devido ao fato de que, no momento imediatamente após o Big Bang, o universo experimentou inflação: uma expansão de muita energia instável que seria distribuída de maneira mais estável pelo espaço. O que não sabemos até o momento é o que causou a inflação.

O Big Bang é a única teoria?

A teoria do Big Bang não é a única sobre a origem do universo, mas é a mais popular e a mais aceita por especialistas e acadêmicos. Essa hipótese é da qual mais evidências foram encontradas, enquanto o restante de seus “oponentes” foram desacreditados ou ainda não foram comprovados. No primeiro caso, temos o modelo de estado estacionário, que dizia que o universo estava se expandindo por uma constante criação de matéria.

Também existe uma teoria do multiverso, chamada “inflação eterna”, que indica que a inflação não deixou de ocorrer, o que criou muitos universos diferentes, que conseguiram coexistir.

A teoria do Big Bang continua sendo uma das mais aceitas, mas ainda há várias perguntas a serem respondidas. No universo, há mais matéria que antimatéria, para mencionar apenas alguns dos mistérios que os astrônomos relacionados a essa hipótese ainda não conseguiram resolver.

Assim como houve propostas diferentes sobre o início do universo, também existem teorias sobre como ele terminará ou o que acontecerá com o tempo. Um dos muitos objetivos atuais é saber se o universo continuará a crescer ou se um dia ele irá parar e entrar em colapso. Uma dessas teorias é a do Big Crunch, que afirma que em algum momento a expansão reverterá e poderá causar um segundo Big Bang. Mas a maioria das evidências disponíveis afirma que isso não acontecerá, pois a aceleração está aumentando e não vice-versa.

A teoria do Big Rip, por outro lado, propõe que em algum momento a energia escura será mais abundante que a gravidade, o que fará com que galáxias, corpos celestes, planetas e até átomos comecem a se separar. Também temos a teoria do Big Freeze, que indica que a expansão do universo é infinita e quanto mais as galáxias se afastam, mais geadas surgirão. Assim, eventualmente, as temperaturas serão tão baixas que a vida no universo deixará de existir.

Levando em consideração que esse acúmulo de conhecimento é realmente bastante recente (falamos de pouco mais de 100 anos), existe a possibilidade de nunca entendermos completamente como o universo se originou. É por isso que esse ramo da ciência é tão empolgante, porque esconde muitos segredos que estão além do nosso alcance, mas que mal podemos esperar para descobrir.