Os 10 principais fatos sobre a Teoria do Big Bang
Crédito da imagem: NASA, ESA, R. Windhorst, S. Cohen, M. Mechtley e M. Rutkowski (Universidade Estadual do Arizona, Tempe), R. O'Connell (Universidade da Virgínia), P. McCarthy (Observatórios Carnegie), N. Hathi (Universidade da Califórnia, Riverside), R. Ryan (Universidade da Califórnia, Davis), H. Yan (Universidade Estadual de Ohio) e A. Koekemoer (Instituto de Ciências do Telescópio Espacial).
Não o show, a própria teoria científica real!
Gamow foi fantástico em suas ideias. Ele estava certo, ele estava errado. Mais frequentemente errado do que certo. Sempre interessante; … e quando sua ideia não estava errada, não era apenas certa, era nova. – Eduardo Teller
Se você perguntar a um cientista onde o Universo começou, o Big Bang é a resposta que você provavelmente obterá. Nosso Universo cheio de estrelas, galáxias e uma teia cósmica de estrutura em grande escala, todos separados pela vastidão do espaço vazio entre eles, não nasceu assim e não existiu assim para sempre. Em vez disso, o Universo veio a ser assim porque se expandiu e esfriou de um estado quente, denso, uniforme, cheio de matéria e radiação, sem galáxias, estrelas ou mesmo átomos presentes no início. Tudo o que existe em sua forma atual hoje não existem 13,8 bilhões de anos atrás, e tudo isso foi descoberto durante os últimos 100 anos. Mas mesmo com tudo isso, há uma série de fatos que a maioria das pessoas – até mesmo muitos cientistas – não entendem. Aqui estão os nossos 10 principais fatos sobre o Big Bang!
Crédito das imagens: New York Times, 10 de novembro de 1919 (L); Illustrated London News, 22 de novembro de 1919 (R).
1.) Einstein descartou-o pela primeira vez quando lhe foi apresentado como uma possibilidade . A teoria geral da relatividade de Einstein foi uma revolucionária teoria da gravidade, proposta em 1915, como sucessora da teoria de Newton. Ele previu o movimento orbital de Mercúrio com uma precisão que a teoria de Newton não podia, previu a curvatura da luz das estrelas pela massa confirmada em 1919 e previu a existência de ondas gravitacionais, confirmadas apenas alguns meses atrás. Mas também previu que um Universo cheio de matéria e estático, ou imutável ao longo do tempo, seria instável . Quando o padre e cientista belga Georges Lemaître, em 1927, apresentou a ideia de que o tecido do espaço-tempo do Universo poderia ser muito grande e em expansão, tendo surgido de um estado menor, mais denso e mais uniforme no passado, Einstein escreveu de volta para ele , Vos calculs sont corrects, mais votre physique est abominable, o que significa que seus cálculos estão corretos, mas sua física é abominável!
Crédito da imagem: Robert P. Kirshner, PNAS, via http://www.pnas.org/content/101/1/8/F3.expansion . A caixa vermelha indica a extensão dos dados originais do Hubble.
2.) A descoberta do Universo em expansão pelo Hubble transformou-o em uma ideia séria . Embora muitos cientistas considerassem que as nebulosas espirais no céu eram galáxias distantes por conta própria, mesmo antes de Einstein, foi o trabalho de Edwin Hubble na década de 1920 que mostrou que isso não era apenas verdade, mas que quanto mais distante uma galáxia era, mais rápida ela era. estava se afastando de nós. Este fato – a Lei de Hubble, descrevendo a expansão do Universo – levou a uma interpretação muito direta e consistente com a ideia do Big Bang: se o Universo está se expandindo hoje, então era menor e mais denso no passado!
Georges Lemaître na Universidade Católica de Lovaina, ca. 1933. Imagem de domínio público.
3.) A ideia existia desde 1922, mas foi amplamente descartada por décadas . O físico soviético Alexandr Friedmann surgiu com a teoria para isso em 1922, quando foi criticado por Einstein. O trabalho de Lemaître de 1927 também foi descartado por Einstein e, mesmo após o trabalho de Hubble em 1929, a ideia de que o Universo era menor, mais denso e mais uniforme no passado era apenas uma ideia marginal. Mas Lemaître acrescentou a ideia de que o desvio para o vermelho das galáxias poderia ser explicado por essa expansão do espaço e que deve ter havido um momento inicial de criação no início, que foi conhecido como o átomo primitivo ou o ovo cósmico por décadas.
Crédito da imagem: NASA / GSFC / Dana Berry.
4.) A teoria ganhou destaque na década de 1940, quando fez um conjunto surpreendente de previsões . George Gamow, um cientista americano que se apaixonou pelas ideias de Lemaître, percebeu que se o Universo estava se expandindo hoje, então o comprimento de onda da luz nele estava aumentando com o tempo e, portanto, o Universo estava esfriando. Se está esfriando hoje, então deve ter sido mais quente no passado. Extrapolando para trás, ele reconheceu que houve um período de tempo em que era quente demais para que átomos neutros se formassem, e depois um período anterior em que era quente demais até mesmo para núcleos atômicos se formarem. Portanto, à medida que o Universo se expandiu e esfriou, ele deve ter formado os elementos leves e depois os átomos neutros pela primeira vez, resultando na existência de uma bola de fogo primitiva, ou um fundo cósmico de radiação fria apenas alguns graus acima do zero absoluto.
Fred Hoyle apresentando uma série de rádio, The Nature of the Universe, em 1950. Crédito da imagem: BBC.
5.) O nome Big Bang surgiu do detrator mais fervoroso da teoria, Fred Hoyle . Uma teoria que fazia um conjunto diferente de previsões - a Teoria do Estado Estacionário do Universo - era na verdade a principal teoria do Universo nas décadas de 1940, 1950 e 1960, como a afirmação de que a grande maioria dos átomos veio de estrelas que morreu e não tão cedo, o estado quente e denso foi confirmado pela física nuclear. Hoyle, falando à BBC, cunhou o termo em uma entrevista de rádio em 1949, dizendo: Uma [ideia] era que o Universo começou sua vida há um tempo finito em uma única grande explosão, e que a atual expansão é uma relíquia da violência desta explosão. Essa ideia do big bang me parecia insatisfatória mesmo antes de um exame detalhado mostrar que ela leva a sérias dificuldades.
Penzias e Wilson na Antena Holmdel Horn de 15 m. Crédito da imagem: NASA.
6.) A descoberta de 1964 do brilho remanescente do Big Bang foi inicialmente pensada para ser de cocô de pássaro . Em 1964, os cientistas Arno Penzias e Bob Wilson, trabalhando na Holmdel Horn Antenna no Bell Labs, descobriram um sinal de rádio uniforme vindo de todos os lugares do céu ao mesmo tempo. Não percebendo que era o brilho remanescente do Big Bang, eles pensaram que era um problema com a antena e tentaram calibrar esse ruído. Quando isso não funcionou, eles entraram na antena e descobriram ninhos de pombos vivendo lá! Eles limparam os ninhos (e excrementos) dos pombos de lá, e mesmo assim o sinal permaneceu. A percepção de que foi a descoberta da previsão de Gamow justificou o modelo do Big Bang, consolidando-o como a origem científica do nosso Universo. Também faz de Penzias e Wilson os únicos cientistas ganhadores do Prêmio Nobel a limpar cocô de animais como parte de sua pesquisa digna do prêmio Nobel.
Crédito da imagem: equipe científica da NASA / WMAP.
7.) A confirmação do Big Bang nos dá uma história explícita para a formação de estrelas, galáxias e planetas rochosos no Universo . Se o Universo começou quente, denso, em expansão e uniforme , então não apenas esfriaríamos e formaríamos núcleos atômicos e átomos neutros, mas levaria tempo para a gravitação reunir objetos em estruturas gravitacionalmente colapsadas. As primeiras estrelas levariam de 50 a 100 milhões de anos para se formarem; as primeiras galáxias não se formariam por 150 a 250 milhões de anos; Galáxias do tamanho da Via Láctea podem levar bilhões de anos e os primeiros planetas rochosos não se formariam até que várias gerações de estrelas vivessem, queimassem seu combustível e morressem em explosões catastróficas de supernovas. Pode não ser coincidência que estejamos observando o Universo agora, 13,8 bilhões de anos após o Big Bang; pode ser que este seja o momento propício para a vida em mundos rochosos emergir!
Crédito da imagem: ESA e a Colaboração Planck.
8.) As flutuações no fundo cósmico de micro-ondas nos dizem o quão quase perfeitamente uniforme o Universo estava no início do Big Bang . O fundo cósmico de micro-ondas é de apenas 2,725 K hoje, mas as flutuações mostradas acima são apenas cerca de ~ 100 micro Kelvin em magnitude. O fato de o brilho remanescente do Big Bang ter pequenas não uniformidades de uma magnitude particular naquele momento inicial nos diz que o Universo era uniforme para 1 parte em 30.000, mas as flutuações são o que dá origem a toda a estrutura — estrelas, galáxias, etc. — que vemos hoje no Universo.
Crédito da imagem: National Science Foundation (NASA, JPL, Keck Foundation, Moore Foundation, relacionado) — Programa BICEP2 financiado; modificações por E. Siegel.
9.) O Big Bang em si não significa mais necessariamente o começo . É tentador extrapolar esse estado de expansão quente e denso até uma singularidade, como Lemaître fez há 89 anos. Mas há um conjunto de observações – lideradas pelas flutuações na bola de fogo primitiva – que nos ensinam que havia um estado diferente antes disso, onde toda a energia do Universo era inerente ao próprio espaço, e esse espaço se expandia a uma taxa exponencial. Esse período era conhecido como inflação cósmica, e ainda estamos pesquisando os detalhes sobre isso. A ciência avança cada vez mais para trás, mas até agora, não há fim à vista.
Crédito da imagem: NASA & ESA, de possíveis modelos do Universo em expansão.
10.) E a forma como o Universo começou não nos diz como terminará . Finalmente, o Big Bang nos diz que houve uma corrida entre a gravidade, tentando recolocar o Universo em expansão, e a expansão inicial, tentando separar tudo. Mas o Big Bang por si só não nos diz qual será o destino; isso requer saber do que todo o Universo é feito. Com a existência da energia escura, descoberta há apenas 18 anos, aprendemos que não apenas a expansão vencerá, mas que as galáxias mais distantes continuarão acelerando sua recessão de nós. Nosso destino frio, solitário e vazio é o que obtemos em um Universo de energia escura, mas se o Universo nascesse com apenas um pouquinho mais de matéria ou radiação do que temos hoje, nosso destino poderia ter sido muito diferente!
Esta postagem apareceu pela primeira vez na Forbes . Deixe seus comentários em nosso fórum , confira nosso primeiro livro: Além da Galáxia , e apoie nossa campanha no Patreon !
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