Artigos:A Teoria do Big Bang

Teoria mais aceita sobre a origem do Universo, a hipótese do Big Bang foi enunciada em 1948 pelo cientista russo naturalizado norte-americano George Gamow (Guiorgui Gamov), segundo ela, o Universo teria nascido através de um "Big Bang" entre 13 e 20 bilhões de anos atrás, a partir de uma concentração de matéria e energia extremamente densa e quente. Como hoje se observa que as galáxias estão todas se afastando umas das outras, os físicos são levados à conclusão de que houve um instante no passado distante em que elas estavam bem próximas. No limite, nesse momento, o tamanho do Universo seria zero. Aí, toda a matéria contida nele estaria espremida num único ponto, de tal modo concentrada que sua temperatura seria infinita. Esse ponto deve ter sido o começo dos tempos, pelo qual tem início a expansão das galáxias, que os cosmologistas descrevem como uma explosão, ou seja, o Big Bang.

 

Desde sua formação, o Universo vem se expandindo e resfriando. No primeiro milionésimo de segundo, ele contém somente uma mistura de partículas subatômicas, como os quarks e os elétrons, que são as formas de matéria mais fundamentais conhecidas. Essa primeira etapa da história da matéria é muito breve, pois os quarks, que se movem inicialmente a velocidades próximas à da luz, logo se desaceleram em razão da redução da temperatura e, por isso, deixam de existir como partículas livres. Eles se associam uns aos outros para formar os prótons e os nêutrons. Assim, entre 1 e 10 minutos de idade do Cosmo ocorre um evento extraordinário, que é a chamada nucleossíntese primordial. É que já não resta nenhum quark, apenas prótons, que servem de núcleo atômico para o átomo de hidrogênio, o mais simples que há, e bolotas feitas de dois prótons e dois nêutrons, que são os núcleos de hélio, o segundo átomo mais simples. Toda a massa do Universo é agora constituída desses dois núcleos na proporção de 75% de hidrogênio e 25% de hélio. Ainda hoje, como uma reminiscência desse passado longínquo, são esses os dois principais elementos químicos mais abundantes existentes. Mais de 90% de tudo o que há no Cosmo é hidrogênio ou hélio. A terceira fase da história começa cerca de 300 mil anos depois, com a união dos elétrons aos núcleos atômicos para formar os primeiros átomos completos. Com isso, ocorre outro fato importante, que é separação entre a luz e a matéria. A luz, que até então estava espremida entre elétrons e núcleos e, por isso, era obrigada a acompanhar a expansão cósmica no mesmo ritmo que eles, passa, daí para a frente, a caminhar livremente. O Universo torna-se transparente e os fótons, que são partículas de luz, já quase não interagem com os átomos. Muitos deles vagueiam pelo espaço e podem, atualmente, ser capturados pelos telescópios. São o brilho "fóssil" do Big Bang. Por fim, o quarto período da saga cósmica acontece aproximadamente um bilhão de anos depois do instante zero, com os átomos agregando-se para formar as primeiras galáxias.

 

Baseado em sua Teoria da Relatividade Geral (1916), o físico Albert Einstein desenvolveu as Equações Cosmológicas, que descrevem a evolução do Universo. Em 1922, o físico e matemático russo Alexander Friedmann (professor de Gamow) descobre uma solução para as Equações Cosmológicas correspondentes a um Universo em expansão. Em 1929, a descoberta da expansão das galáxias, pelos astrônomos Edwin Hubble (1889-1953) e Milton Humason (1891-1972), atesta a expansão do Cosmo e permite estabelecer a Lei de Hubble. Segundo ela, as outras galáxias se afastam da nossa galáxia, a Via Láctea, numa velocidade proporcional a sua distância da Terra.

Uma evidência do Big Bang, descoberta em 1965 por Arno Penzias (1933-) e Robert Wilson (1936-), é seu brilho "fóssil", resultado da separação entre átomos e luz há cerca de 13 bilhões de anos. Essa radiação permanece no espaço e, embora já não tenha a forma de luz visível, pode ser captada como um ruído de microondas. Seu nome é radiação de fundo cósmica. Pela sua descoberta, Penzias e Wilson ganham o Prêmio Nobel de Física em 1978. Em 1990, o satélite Cosmic Background Explorer (Cobe), lançado pela Nasa (Administração Nacional de Aeronáutica e Espaço), faz um mapeamento das regiões onde há essa energia.

Uma das grandes questões da cosmologia moderna é a determinação mais precisa da taxa de expansão do Universo. As mais recentes observações astronômicas, obtidas no final de 1998, indicam que seu ritmo de expansão está aumentando cerca de 5% a 6% a cada bilhão de anos. O valor dessa taxa foi definido com grande precisão por duas grandes equipes que pesquisaram a teoria do Big Bang, dirigidas pelos norte-americanos Saul Perlmutter e Brian Schmidt.