Teoria do Big Bang – O que é? Lei de Hubble e Evidências da criação do universo

O surgimento da Terra e do universo varia de acordo com as doutrinas de várias culturas, que descrevem o surgimento de tudo como uma manifestação sobrenatural, algo que não pode ser explicado pelo nosso conhecimento atual.

Com o estudo da cosmologia, até o início do século XX, nem filósofos nem astrônomos haviam duvidado que o espaço fosse absolutamente fixo: um campo em que se moviam todos os corpos celestiais.

Porém, com a descoberta de que isso não é uma verdade absoluta e que Albert Einstein estava errado por considerar uma constante cosmológica em sua Teoria da relatividade geral, cientistas começaram a se questionar sobre como funcionava a então expansão do universo. Com isso, surge a ideia de Big Bang.

O que é a Teoria do Big Bang?

Alguns autores consideram o termo Big Bang uma referência à fase de expansão do universo, ou seja, o Big Bang não trata do surgimento do espaço, do tempo, de tudo.

O universo era diminuto, extremamente denso e quente. Essa enorme temperatura sugere que existia apenas partículas elementares, nas quais a própria energia e a matéria se comportavam como única entidade. Por isso, criava-se, então, a matéria a partir da energia, provocando uma explosão violenta: o Big Bang.

Lei de Hubble

Vamos imaginar a seguinte situação: quando um carro de polícia passa por você, quanto mais longe o carro está, mais baixo está o barulho da sua sirene. Quando o carro está se aproximando, mais alto fica o barulho da sirene. Lembrando que o som é um tipo de onda (ondas sonoras), quanto maior a sua fonte se afasta do observador, maior será a diminuição da sua altura, ou seja, sua frequência.

A luz também é uma onda. Quando sua fonte se afasta do observador, a diminuição gradual da frequência das ondas luminosas faz com que a luz visível vá se tornando ligeiramente mais avermelhada. Daí chamamos este efeito de “desvio para o vermelho”. Lembre-se: dentro do espectro visível da luz, a luz vermelha possui uma frequência mais baixa.

Edwin Powell Hubble descobriu que a luz das galáxias que ele estava observando mostrava um desvio sistemático para o vermelho. Medindo a extensão desse desvio, ele pode determinar a velocidade de recessão das fontes luminosas, descobrindo que quanto mais longe a fonte luminosa estava, mais rápido ela se afastava de nós.

Com isso, o estudioso pode finalmente formular a Lei de Hubble, que determina: “velocidades relativas de afastamento ou de aproximação das galáxias através do deslocamento Doppler da luz que elas emitem”. Com isso, Hubble descobriu algo muito importante: a expansão do universo.

Se o universo está se expandindo, quando retrocedermos na história e olharmos para o passado, teremos a prova de que ele emergiu de um estado mais denso, menor, cujo tamanho parece ter sido um dia zero. Ou seja, todas as galáxias encontravam-se em um mesmo ponto, a uma temperatura muito alta, que se expandiu no Big Bang.

Porém, não fique entusiasmado e pense que se o universo está se expandido, você também está se expandindo, assim como sua casa e seu bairro. Não se pode cair da beira do universo, pois ele é tudo o que existe.

Evidências da criação do universo

A radiação cósmica de fundo em micro-ondas, o afastamento das galáxias e a abundância de elementos leves como hélio e hidrogênio são as mais fortes evidências observacionais do modelo do Big Bang. Vamos tratar delas a seguir.

Abundância dos elementos leves

O universo pode ser comparado a uma explosão que ocorreu num determinado ponto. O termo explosão nem sempre agrada os físicos, porém, por falta de melhor descrição, usaremos esse termo. Toda a energia que existira no universo inteiro foi liberada nesse instante, em que a temperatura era tão alta que apenas subatômicas, como átomos, elétrons e nêutrons, poderiam existir. Quando a temperatura abaixou, houve então a nucleossíntese, associando prótons e nêutrons, formando núcleos atômicos das partículas elementares.

Durante a nucleossíntese, os elementos propriamente ditos se formaram, como hidrogênio e hélio. O hidrogênio, juntamente com o hélio, é o elemento mais abundante no universo, que compõe cerca de 99% dos elementos químicos existentes.

Por meio de um processo chamado triplo alfa, três núcleos de hélio (partículas alfas) se transformam em um núcleo de carbono. Essa fusão nuclear ocorre em estrelas, por isso dizemos exageradamente e com teor filosófico que todos os seres vivos da Terra são filhos de estrelas que não existem mais.

Radiação cósmica de fundo em micro-ondas

Para imaginar o que teria acontecido nos primeiros estágios de um universo se expandindo, se o universo começou em um estado denso e quente, deveria então ter restado alguma radiação deste início explosivo.

Em 1948, Ralph Alpher e Robert Herman previram que os resíduos da precipitação radioativa do Big-Bang teriam sido resfriados pela expansão do universo.

George Gamow também imaginou que se o universo tivesse sido criado com uma liberação de energia inicial muito grande, e que, mesmo nos dias atuais, seria possível detectar resíduos. Ou seja, o universo ainda não estaria completamente frio.

Em 1963, Arno Penzias e Robert Woodrow Wilson estavam usando um radiotelescópio e notaram que havia sempre um ruído de fundo que atrapalhava as medidas. Na tentativa de descobrir qual era a fonte desse ruído, eles descobriram que não importava para onde eles apontassem o radiotelescópio, lá estava a interferência.

Foi descoberto, então, a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, que é como se fosse um fóssil da luz, resultante de uma época em que o Universo era quente e denso, apenas 380 mil anos após o Big Bang.