Sete descobertas longínquas sobre o início do universo

Cerca de 13,8 bilhões de anos atrás, o universo como conhecemos começou. Este momento, conhecido como o Big Bang, é quando o próprio espaço rapidamente começou a se expandir. Na época do Big Bang, o universo observável (incluindo os materiais para pelo menos 2 trilhões de galáxias) se encaixam em um espaço menor que um centímetro de diâmetro. Agora, o universo observável tem 93 bilhões de anos-luz de extensão e continua em expansão.

Há muitas perguntas sobre o Big Bang, particularmente sobre o que veio antes dele (se houver). Mas os cientistas sabem algumas coisas. Leia sobre algumas das descobertas mais alucinantes sobre o começo de tudo.

---

O universo está se expandindo

Até 1929, as origens do universo estavam envoltas inteiramente em mitos e teorias. Mas naquele ano, um astrônomo empreendedor chamado Edwin Hubble descobriu algo muito importante sobre o universo, algo que abriria novas formas de entender seu passado: a coisa toda está se expandindo.

Hubble fez sua descoberta medindo algo chamado redshift, que é a mudança em direção a comprimentos de onda vermelhos mais longos, vistos em galáxias muito distantes. (Quanto mais distante o objeto, mais pronunciado é o redshift.) O Hubble descobriu que o redshift aumentava linearmente com a distância em galáxias distantes, indicando que o universo não é estacionário. Está se expandindo, em todos os lugares, de uma só vez.

O Hubble conseguiu calcular a taxa dessa expansão, uma figura conhecida como a Constante Hubble, segundo a NASA. Foi esta descoberta que permitiu aos cientistas extrapolarem de volta e teorizar que o universo já foi empacotado em um ponto minúsculo. Eles chamaram o primeiro momento de sua expansão o Big Bang.

---

Radiação cósmica de fundo de microondas

Em maio de 1964, Arno Penzias e Robert Wilson, pesquisadores da Bell Telephone Laboratories, estavam trabalhando na construção de um novo receptor de rádio em Nova Jersey. Sua antena continuava captando um zumbido estranho que parecia vir de todos os lugares, o tempo todo. Eles pensaram que poderia ser pombos no equipamento, mas remover os ninhos não fez nada. Nem as outras tentativas de reduzir a interferência. Finalmente, eles perceberam que estavam pegando algo real.

O que descobriram, descobriu-se, foi a primeira luz do universo: a radiação cósmica de fundo de microondas. Essa radiação remonta a cerca de 380 mil anos após o Big Bang, quando o universo finalmente resfriou o suficiente para que os fótons (as partículas semelhantes a ondas que compõem a luz) viajassem livremente. A descoberta apoiou a teoria do Big Bang e a noção de que o universo se expandiu mais rápido que a velocidade da luz em seu primeiro instante. (Isso porque o fundo cósmico é bastante uniforme, sugerindo uma expansão suave de tudo de uma só vez a partir de um pequeno ponto).

---

Mapa do Céu

A descoberta do fundo de microondas cósmica abriu uma janela para as origens do universo. Em 1989, a NASA lançou um satélite chamado Cosmic Background Explorer (COBE), que media pequenas variações na radiação de fundo. O resultado foi uma “imagem de bebê” do universo, segundo a NASA, que mostra algumas das primeiras variações de densidade no universo em expansão. Essas variações minúsculas provavelmente deram origem ao padrão de galáxias e espaço vazio, conhecido como teia cósmica de galáxias, que vemos hoje no universo.

---

Evidência direta de inflação

O pano de fundo das microondas cósmica também permitiu que os pesquisadores descobrissem a “arma fumegante” para a inflação – aquela expansão massiva, mais rápida que a luz, que ocorreu no Big Bang. (Embora a teoria da relatividade especial de Einstein sustente que nada vai mais rápido que a luz através do espaço, isso não foi uma violação; o próprio espaço expandiu-se.) Em 2016, os físicos anunciaram que haviam detectado um tipo particular de polarização ou direcionalidade em alguns o fundo de microondas cósmica. Essa polarização é conhecida como “modos B.” A polarização em modo B foi a primeira evidência direta de ondas gravitacionais do Big Bang. Ondas gravitacionais são criadas quando objetos massivos no espaço aceleram ou desaceleram (o primeiro que foi descoberto veio da colisão de dois buracos negros). Os modos B fornecem uma nova maneira de investigar diretamente a expansão do universo inicial – e talvez descobrir o que a levou.

---

Nenhuma dimensão extra até agora

Uma conseqüência da descoberta da onda gravitacional foi que ela permitia aos cientistas buscar dimensões adicionais, além das três usuais. Segundo os teóricos, as ondas gravitacionais devem poder cruzar dimensões desconhecidas, se essas dimensões existirem. Em outubro de 2017, cientistas detectaram ondas gravitacionais da colisão de duas estrelas de nêutrons. Eles mediram o tempo que as ondas levaram para viajar das estrelas para a Terra e não encontraram evidências de vazamentos extra-dimensionais.

Os resultados, publicados em julho de 2018 no Journal of Cosmology e na Astroparticle Physics, sugerem que, se houver outras dimensões, elas são pequenas – afetariam áreas do universo com menos de 1,6 km. Isso significa que a teoria das cordas, que postula que o universo é feito de minúsculas cordas vibrantes e prevê pelo menos 10 dimensões, ainda poderia ser verdade.

---

Expansão Acelerando…

Uma das mais estranhas descobertas da física é que o universo não está apenas se expandindo, está se expandindo em ritmo acelerado.

A descoberta data de 1998, quando os físicos anunciaram os resultados de vários projetos de longa duração que mediram supernovas particularmente pesadas, chamadas de supernovas Tipo Ia. Os resultados (que deram aos pesquisadores Saul Perlmutter, Brian P. Schmidt e Adam G. Reiss um prêmio Nobel em 2011) revelaram uma luz mais fraca do que a esperada do mais distante desses supernovas. Essa luz fraca mostrou que o próprio espaço está se expandindo: tudo no universo está gradativamente se afastando de todo o resto.

Os cientistas chamam o condutor dessa expansão de “energia escura”, um mecanismo misterioso que pode representar cerca de 68% da energia do universo. Essa energia escura parece ser crucial para tornar as teorias do início do universo adequadas às observações que estão sendo conduzidas agora, como as feitas pela Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) da NASA, um instrumento que produziu o mapa mais preciso da radiação cósmica. fundo de microondas ainda.

---

… Ainda mais rápido que o esperado

Novos resultados do Telescópio Hubble, lançado em abril de 2019, aprofundaram o enigma do universo em expansão. As medições do telescópio espacial mostram que a expansão do universo é 9% mais rápida que a esperada em observações anteriores. Para galáxias, a distância de 3,3 milhões de anos-luz da Terra se traduz em mais 46 quilômetros por segundo (74 km por segundo) mais rápido do que os cálculos anteriores, de acordo com a NASA.

Por que isso importa para as origens do universo? Porque os físicos devem estar perdendo alguma coisa. Segundo a NASA, pode ter havido três “explosões” de energia escura durante o Big Bang e pouco depois. Essas explosões criaram o cenário para o que vemos hoje. O primeiro pode ter iniciado a expansão inicial; um segundo pode ter acontecido muito mais rápido, agindo como um pé pesado pressionado no acelerador do universo, fazendo com que o universo se expandisse mais rápido do que se acreditava anteriormente. Uma explosão final de energia escura pode explicar a expansão acelerada do universo hoje.

Nada disso é provado – ainda. Mas os cientistas estão procurando. Pesquisadores do Observatório McDonald da Universidade do Texas em Austin estão usando um instrumento recém-atualizado, o Telescópio Hobby-Eberly, para procurar diretamente a energia escura. O projeto, o HETTEX, está medindo a luz fraca das galáxias a até 11 bilhões de anos-luz, o que permitirá aos pesquisadores ver quaisquer mudanças na aceleração do universo ao longo do tempo. Eles também estarão estudando os ecos das perturbações no universo de 400 mil anos, criado na densa sopa de partículas que compunham tudo logo após o Big Bang. Isso também revelará os mistérios da expansão e explicará a energia escura que a impulsionou.

---

Publicado em 27/06/2019

Artigo original: https://www.livescience.com/65773-facts-about-the-big-bang.html

---

Gostou? Compartilhe!

---

Assine nossa newsletter e fique informado sobre Astrofísica, Biofísica, Geofísica e outras áreas. Preencha seu e-mail no espaço abaixo e clique em “OK”: