Para a maior parte da história registrada, a resposta era simples: o universo sempre existiu e sempre existirá. Poucas pessoas desafiaram o dogma ou mesmo suspeitaram que talvez não fosse verdade.

TESTES DE BIG BANG. Observações cuidadosas de supernovas em todo o universo permitirão aos astrônomos determinar a resposta final. O cenário mais provável, de acordo com Einstein, é o modelo de expansão indefinida. Crédito: Roen Kelly

Embora a resposta a essa pergunta antiga ainda seja desconhecida, há fortes indícios observacionais para um resultado claro. E isso, por si só, teria surpreendido a maioria dos astrônomos que pensaram no assunto durante os últimos 85 anos. 

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Para a maior parte da história registrada, a resposta era simples: o universo sempre existiu e sempre existirá. Poucas pessoas desafiaram o dogma ou mesmo suspeitaram que talvez não fosse verdade. 

Isso começou a mudar na década de 1910 com a publicação da teoria da relatividade geral de Albert Einstein. Os primeiros modelos desenvolvidos a partir das equações de Einstein mostraram que o universo não precisa ser estático e imutável, mas pode evoluir.

Na década de 1920, o sacerdote e astrônomo belga Georges Lemaître desenvolveu o conceito de Big Bang. Juntamente com as observações de Edwin Hubble de um universo em expansão, os astrônomos estavam chegando à conclusão de que o universo teve um começo - e poderia ter um fim. 

Foi só na década de 1960 que fortes evidências observacionais apoiaram o Big Bang. Os dois avanços foram a descoberta da radiação cósmica de fundo em micro-ondas pelos radioastrônomos Arno Penzias e Robert Wilson, e a constatação de que galáxias ativas existiam preferencialmente no universo distante, o que significava que existiam quando o cosmos era muito mais jovem do que é hoje, e então o universo está evoluindo.

Na década de 1980, a maioria dos astrônomos estava convencida de que o universo começou com um estrondo, mas não tinham ideia de como isso iria terminar. Havia basicamente três cenários, todos baseados na quantidade de matéria que o universo continha. Se o cosmos tivesse menos do que uma certa densidade crítica, o universo estaria “aberto” e se expandiria para sempre; se a densidade estivesse acima do valor crítico, o universo seria “fechado” e a expansão acabaria por parar e depois se reverter, levando a um “Big Crunch”; se o universo estivesse na densidade crítica, ele seria “plano” e a expansão continuaria para sempre, mas a taxa acabaria caindo para zero. 

As observações pareciam favorecer um universo aberto, com os astrônomos descobrindo apenas cerca de 1 por cento da matéria necessária para interromper a expansão. Mas os cientistas sabiam que existia muita matéria escura, material não luminoso que, no entanto, tinha atração gravitacional. Seria o suficiente para interromper a expansão? Ninguém sabia.

SUPERNOVAE DISTANTE. A energia escura governa o cosmos. Cada painel esquerdo mostra uma galáxia hospedeira, enquanto o painel direito correspondente revela uma supernova mais fraca do que o esperado nessa galáxia. Crédito: NASA / A. Riess (STScI)

As coisas ficaram mais interessantes na década de 1980, quando Alan Guth propôs sua hipótese de inflação. Isso diz que um breve período de hiperexpansão no primeiro segundo do universo tornou o universo plano. Os astrônomos aceitaram avidamente a inflação porque ela resolvia alguns dos problemas com o modelo do Big Bang e também era filosoficamente agradável.

Mas o desenvolvimento mais notável ocorreu no final da década de 1990. Astrônomos usando o Telescópio Espacial Hubble e vários grandes instrumentos terrestres estavam examinando dezenas de supernovas distantes do tipo Ia. Esta variedade de estrelas em explosão surge quando uma anã branca em um sistema binário puxa matéria suficiente de sua estrela companheira para empurrá-la acima de 1,4 massas solares. Nesse estágio, a anã branca não consegue mais se sustentar, o que desencadeia uma reação em cadeia nuclear descontrolada que faz com que a estrela exploda. 

Como todas essas anãs brancas em explosão têm a mesma massa, todas têm o mesmo pico aproximado de luminosidade. Simplesmente meça o quão brilhante a supernova tipo Ia aparece, e você pode calcular sua distância. 

Isso é exatamente o que o Supernova Cosmology Project, liderado pela University of California, Berkeley, o astrônomo Saul Perlmutter, e a High-Z Supernova Search Team, liderada por Brian Schmidt do Mt. Stromlo e Siding Spring Observatory, na Austrália, estavam fazendo. Ambas as equipes de pesquisa descobriram que as supernovas mais distantes eram mais fracas do que suas distâncias sugeriam. 

A única maneira de fazer sentido é se a expansão do universo estiver se acelerando. A gravidade atua para desacelerar a expansão, e o fez com sucesso por bilhões de anos. Mas agora parece que entramos em uma era em que a gravidade não é páreo para a força misteriosa que causa a aceleração da expansão. 

A força pode assumir a forma de energia escura, quintessência, a constante cosmológica ou algum outro nome estranho com um efeito diferente. Mas os resultados dessa energia - que compõe 68% do conteúdo de massa-energia do cosmos, provavelmente levarão a uma expansão sem fim. (Embora alguns cosmologistas digam que a força não precisa durar para sempre.) Se continuar operando como sempre, um “Big Rip” pode estar em nosso futuro. Caso contrário, um “Big Crunch” ainda pode estar à frente.

Fonte: Astronomy