Big Bang

O Universo onde vivemos é um local cheio de mistérios. A teoria do Big Bang vem para nos auxiliar no entendimento de alguns fatores do Universo.

No princípio da Física Moderna várias eram as perguntas de como o Universo surgiu. Alguns cientistas, mais ou menos na década de 1960, acreditavam em um Universo estático que começou, porém, de um evento isolado, o famoso Big Bang. Atualmente, sabe-se que o universo está em expansão, mas outras teorias surgiram para descrever o surgimento do Universo. Aqui, vamos estudar os conceitos do Big Bang e de alguns teóricos sobre esse tema.

O que é a teoria do Big Bang?

Segundo a Teoria do Big Bang, toda a matéria e energia estavam concentrados em um único ponto conhecido como singularidade. A densidade nesse instante era infinita, ou seja, o espaço ainda não havia surgido e a singularidade era o Universo.

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No ano de 1979, Alan Guth introduziu a ideia de que, logo nos primeiros segundos de existência do Universo (antes de 10-32 s), ele era muito quente e denso, e por isso teria passado por uma extrema expansão durante esse período.

Após essas fases iniciais, o Universo diminuiu sua velocidade de expansão e começou a resfriar até a temperatura atual, que se encontra em torno de 3K (três Kelvin).

As galáxias como conhecemos hoje começaram a se formar 109 anos após o Big Bang e a vida no planeta Terra surgiu em torno de 1010 anos após o início do Universo.

A equação do Big Bang

A equação acima é considerada uma das mais importantes equações da cosmologia. O lado esquerdo nos diz como o Universo se expande ou se contrai em função do tempo.

Do outro lado, está todo o resto, ou seja, toda a matéria, radiação e todas as outras formas de energia que compõem o Universo.

O termo Λ na equação é uma constante cosmológica que pode ser uma propriedade do espaço ou uma forma de energia.

Georges Lemaître

Georges-Henri Édouard Lemaître (1894-1966) foi um padre católico, astrônomo, cosmólogo e físico belga. Ele foi um dos principais cientistas da época na elaboração de uma teoria sobre o surgimento do Universo. O padre belga propôs três períodos para o nascimento do Universo, sendo o primeiro período conhecido como “explosão do átomo primitivo”.

Lemaître explica esse “átomo primitivo” da seguinte maneira:

“Se o mundo começou com um único quantum, as noções de espaço e tempo não teriam nenhum significado no princípio; só começariam a ter algum significado sensato quando o quantum original fosse dividido em um número suficiente de quanta. Se esta sugestão estiver correta, o começo do mundo aconteceu um pouco antes do começo do espaço e do tempo.”

Depois vem o período conhecido como universo estático de Einstein. Ele afirma que o Universo entra em um período de equilíbrio entre as forças de repulsão cósmicas e a força gravitacional. É nesse período que, segundo essa teoria, se formam as galáxias.

O terceiro período é quando ocorre o início da expansão do Universo, tendo uma velocidade de expansão de 170 km/s (quilômetros por segundo) de forma indefinida.

Geoge Gamow

George Anthony Gamov (1904-1968) foi um físico norte-americano nascido na Ucrânia. Ele é considerado o pai da teoria do Big Bang.

No ano de 1934 ele se mudou para os Estados Unidos e iniciou seus estudos na Universidade George Washington. A estadia na universidade rendeu a ele várias publicações de artigos científicos, juntamente com seus colegas Edward Teller, Ralph Alpher e o brasileiro Mário Schenberg.

O trabalho mais importante de sua vida foi publicado em 1948, junto com Ralph Alpher e Hans Bethe, intitulado “A Origem dos Elementos Químicos”. Ele propôs a existência de um Universo Primordial extremamente quente e denso, resultado da “explosão” da singularidade inicial. Tendo isso em vista, ele demonstrou como os elementos leves (Hidrogênio, Deutério, Hélio e Lítio) foram formados por essas condições iniciais.

Quando o Universo começou a se expandir e resfriar, os prótons e elétrons começaram a surgir, a partir do decaimento de nêutrons livres. Em seguida, esses nêutrons começaram a capturar os prótons, dando origem ao Deutério ionizado. Isso freou o decaimento dos nêutrons e possibilitou o surgimento do Hélio e vários outros elementos leves.

Essa teoria foi comprovada por observações astronômicas. Porém, ela não se explica à formação dos elementos mais pesados, pois, conforme o universo foi se expandindo e resfriando, as colisões entre as partículas foram diminuindo. Esses elementos foram criados com o surgimento das estrelas.

Ambas as teorias vistas até aqui foram essenciais para o entendimento de como o Universo surgiu. Mas existem alguns pontos onde elas se diferenciam. Por exemplo, Lemaître considera que o Universo surgiu de uma única partícula, mas para Gamow existia um Universo Primordial que era muito quente e denso e que foi se expandindo conforme o tempo foi passando.

Entenda mais sobre o Big Bang

Mesmo com a teoria, é difícil de se imaginar como aconteceu o Big Bang. Atualmente temos vídeos na internet que nos dão uma noção desse fenômeno tão interessante e misterioso. Confira:

A história do Big Bang

Assista ao vídeo e veja a evolução do Universo através de uma linha do tempo, juntamente com as devidas explicações em cada período.

Um pouco mais de história

Neste vídeo é apresentado a história de como surgiram as galáxias, o nosso planeta Terra e a Lua como a conhecemos hoje. Bem didático e visual!

Por fim, essa teoria vem para nos auxiliar no entendimento do Universo, porém, ela não consegue explicar muitos mistérios que o envolvem, tal como a matéria escura, se o Universo um dia irá acabar ou se irá se expandir infinitamente, entre outras coisas.

Referências

As faces da física – Wilson Carron e Osvaldo Guimarães;

Física para o ensino médio, volume 3 – Kazuhito Yamamoto e Luiz Felipe Fuke.

Guilherme Santana da Silva
Por Guilherme Santana da Silva

Graduando no curso de Física pela Universidade Estadual de Maringá. Professor assistente em um colégio de ensino médio e preparatório para os vestibulares. Nas horas vagas se dedica à vida religiosa, praticar mountain bike, tocar bateria, dar atenção à família e cuidar de suas duas gatinhas Penélope e Mel.

Teste seu conhecimento

1. Assinale a alternativa que estiver correta:

a) Os planetas são astros luminosos.

b) O Big Bang foi a explosão de um acúmulo de matéria e energia, extraordinariamente comprimidos.

c) Estrelas são astros iluminados.

d) A Terra é o maior planeta do sistema solar.

e) Mercúrio é o planeta mais distante do Sol.

ANÁLISE:

a)Falso. Os planetas são astros que refletem a luz do Sol, portanto não são considerados como astros luminosos e sim iluminados.

b)Verdadeiro. Essa é a teoria que explica, a partir do acumulo de energia e matéria em um único ponto, o surgimento do Universo.

c)Falso. As estrelas são astros luminosos, ou seja, que emitem luz.

d)Falso. O maior planeta do sistema solar é Júpiter.

e)Falso. Mercúrio é o planeta mais próximo do sol.

RESPOSTA: b)

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