O Big-bang

Dúvidas e Perguntas?

Quando Edwin Hubble (1889-1953) mediu o "red-shift", ou deslocamento-para-o-vermelho, de galáxias distantes, várias das questões da cosmologia tiveram que ser revistas. Algumas puderam ser respondidas, mas muitas outras foram levantadas. Hubble dedicou a sua vida a medir sistematicamente o "red-shift" de centenas de milhares de galáxias, recém descobertas pelo novo telescópio Hale de 5 metros, em Monte Palomar, o maior do mundo na época. As medições de Hubble confirmaram a teoria de Georges Lemaitre (1894-1966) e mostraram que, quanto mais longe estivesse uma galáxia, maior era seu desvio para o vermelho, o que indica uma maior velocidade de afastamento. Fazendo uma relação entre as velocidades de expansão e as distâncias de cada galáxia, foi encontrado um valor constante: a constante de Hubble. Aparentemente estaríamos no centro desta bolha em expansão.

Isto levantou imediatamente algumas questões:
- Será que tudo começou com a explosão de um "ovo cósmico", onde toda a massa do universo estaria concentrada?
- Que tamanho teria este "ovo"? .
- Será que em algum ponto do futuro esta expansão vai cessar?
- O universo poderia se contrair, juntando tudo que existe em um novo "ovo cósmico"?
- Neste momento ocorreria uma nova explosão?
- Qual seria a massa deste "ovo cósmico"?

Este modelo foi proposto por Alexander Friedmann e Abbé Georges Lemaître em 1920. Uma explosão de tais proporções poderia ter criado tudo o que conhecemos, mas o mecanismo de sua ocorrência teria de ser melhor explicado. Sem uma denominação mais adequada, este fato foi chamado de Grande-explosão, ou Big-bang, como ficou consagrado.
Os cosmólogos se dividiram em uma saudável competição: enquanto alguns se dedicavam a tentar provar a ocorrência do Big-bang, outros desenvolveram teorias contra o fato, criando teorias alternativas.

À medida que modelos matemáticos são equacionados e testados em grandes computadores, outros pesquisadores, às vezes por um feliz acaso, encontram vestígios desta explosão. Os defensores da teoria, o russo George Gamow e o professor Robert Dicke, de Princeton, propuseram uma busca por um resquício desta explosão. Se no passado uma explosão de altíssima temperatura tivesse ocorrido, certamente existiriam traços quentes pelo espaço. Uma equipe de cientistas de Princeton iniciou uma busca por estes vestígios.

Em 1965, trabalhando em uma antena direcional para recepção de micro-ondas nos laboratórios Bell, Arno Pensias e Robert Wilson descobriram um ruído de fundo que perturbava suas medições. Este ruído parecia vir de qualquer lugar para onde fosse voltada a antena. Parecia indicar a radiação de um corpo com temperatura de 3 kelvins. Sem explicação para o fato, ele foi atribuído a alguma falha do receptor, ou excrementos de pombos na antena.
Depois de muita pesquisa e limpeza da antena, Penzias e Wilson souberam dos trabalhos de pesquisa dos físicos de Pinceton, os convidaram para visitar suas instalações e mostraram o ruído que haviam encontrado. O professor Dicke imediatamente reconheceu o sinal como a radiação de fundo tão procurada. Esta era uma prova cabal da ocorrência do Big-bang. Observatórios colocados em órbita para eliminar a interferência da atmosfera, como o Cobe, já conseguiram medir detalhadamente esta radiação, inclusive com suas flutuações, que confirmam de maneira indubitável a origem do universo.
Recentemente um outro satélite, o Wmap, confirmou e refinou os dados antes obtidos pelo Cobe, aumentando a precisão das estimativas para a ocorrência do Big-bang.

Mas e agora? Como explicar o que ocorreu?
Baseados em todos os dados e observações atuais, acreditamos que o Big-bang ocorreu a 13,7 bilhões de anos. Partindo do momento atual é fácil imaginar como era o universo há 10 bilhões de anos, há 12 bilhões, há treze bilhões, etc, e ir regredindo, baseado nos modelos matemáticos, até que chegamos a um ponto onde nossa matemática começa a se mostrar insuficiente. Os primeiros obstáculos foram removidos com relativa facilidade, com a revisão de conceitos e sólidas teorias. A última conquista foi a teoria inflacionária de Alan Sandage, que conseguiu superar uma expansão acelerada logo após a explosão. A unificação da teoria da mecânica quântica ao universo macro parece iminente, e ao mesmo tempo inalcançável. Esta área está cada vez mais restrita, e acredita-se que apenas uma dúzia de pessoas no mundo consegue entender e discutir o estágio atual da pesquisa. A humanidade precisa buscar gênios que possam empurrar estas fronteiras para diante.

Os cosmólogos estão trabalhando agora com duas frentes. Alguns tentam regredir a minutos ou segundos após o Big-bang, enquanto outros tentam prever o que acontecerá no futuro.

A concentração de massa e as temperaturas fantásticas existentes logo após a grande explosão tornam inválida a nossa concepção de espaço e de tempo. Até a matéria está sendo questionada. Como equacionar o problema de um fóton que foi criado e viajou 13,7 bilhões de anos para atingir nossos telescópios, se para ele, o fóton, que viaja à velocidade da luz não decorreu nenhum tempo? Sob o ponto de vista do fóton, ele acaba de ser criado!

Por outro lado, o universo vai continuar se expandindo? Qual o valor da constante de Hubble? Quanto mais precisamente conseguimos medir este número, mais incerto fica o destino do universo. Aparentemente a velocidade de expansão vai diminuir, mas nunca vai parar.

Apenas para registro: o valor atualmente aceito para a constante de Hubble está em torno de 67,15 km/s/Mpc, mas a todo momento aparecem argumentos para alteração para cima ou para baixo. Um valor mais baixo permitiria que o universo voltasse a se contrair, enquanto um valor maior indicaria sua expansão eterna.

20-fev-2003