A teoria do Big Bang explica como o universo evoluiu desde um estado inicial. Aqui está uma bela vista de um aglomerado de estrelas na Via Láctea. Crédito: NASA, ESA, a equipe do Hubble Heritage (STScI / AURA), A. Nota (ESA / STScI) e a equipe de ciência Westerlund 2

O universo inteiro foi compactado em um ponto infinitamente pequeno, então explodiu, e toda a massa que formava o universo foi enviada para o espaço.

Um astrofísico diria a você que tudo sobre essa afirmação está errado.

"Não é assim que devemos pensar sobre o Big Bang", diz Torsten Bringmann.

Bringmann é professor e trabalha com cosmologia e astropartícula física na Universidade de Oslo (UiO).

Are Raklev, professor de física teórica na UiO, notou que muitas descrições dão uma imagem enganosa do que a teoria do Big Bang realmente afirma.

Raklev e Bringmann nos mostram os mal-entendidos mais comuns.

Quente e denso

Em primeiro lugar, o que "Big Bang" realmente significa?

“A teoria do Big Bang é que há cerca de 14 bilhões de anos o universo estava em um estado muito mais quente e muito mais denso e se expandiu. É isso, não é muito mais do que isso”, diz Raklev.

Desde então, o espaço continuou a se expandir e tornou-se mais frio.

Com base na teoria, os cientistas obtiveram uma visão geral mais clara da história do universo, como quando as partículas elementares foram formadas e quando os átomos, estrelas e galáxias se formaram.

Eles têm uma boa ideia do que aconteceu quando o universo tinha cerca de 10^-32 segundos. Isso é 0,0000000000000000000000000000000001 segundos, de acordo com um artigo escrito pelo astrofísico Jostein Riiser Kristiansen.

Agora vamos aos mitos.

Uma ilustração de uma explosão mostrando a substância da massa disparando em todas as direções não é uma imagem precisa do Big Bang. Crédito: Johan Swanepoel / Shutterstock / NTB scanpix

1. "Foi uma explosão."

A própria frase do Big Bang soa como se fosse uma explosão, diz Are Raklev. Mas essa não é uma descrição realmente precisa. Você descobrirá o porquê em breve.

No início da década de 1920, o matemático Alexander Friedmann descobriu que a teoria geral da relatividade de Einstein prevê um universo em expansão. O padre belga Georges Lemaître chegou à mesma conclusão.

Pouco depois, Edwin Hubble mostrou que as galáxias estão na verdade se afastando.

As galáxias estão se afastando de nós. A luz delas é deslocada para o vermelho, o que significa que as ondas se tornaram mais longas e deslocadas em direção à extremidade vermelha do espectro de luz. Não só isso, as galáxias estão desaparecendo de nós cada vez mais rápido.

Algum dia, quase todas as galáxias que podemos observar atualmente em telescópios estarão fora de vista. Eventualmente, as estrelas desaparecerão e os observadores olharão para um céu eternamente escuro e solitário.

Felizmente, esse é um caminho extremamente longo.

Também podemos representar a história da maneira oposta. As galáxias estão se afastando e já estiveram mais perto antes.

"Se você pegar todo o universo observável e retroceder, tudo se encaixará em uma área muito, muito pequena", diz Raklev.

Então chegamos ao momento do Big Bang. O que aconteceu?

É fácil pensar que o Big Bang foi uma explosão, na qual substâncias foram jogadas para fora, como pedaços de madeira voando depois que uma granada de mão é lançada.

"Mas quando se trata do Big Bang, não é a substância que sai", diz Raklev.

"O próprio universo se expande, o próprio espaço se expande."

Uma explosão onde a massa explode em todas as direções não é uma imagem precisa do Big Bang.

Uma ilustração do universo observável. Começando do centro, vemos o sistema solar, o cinturão de Kuiper, a nuvem de Orts, os sistemas solares e galáxias mais próximos, depois a teia cósmica, a radiação de fundo em micro-ondas e o plasma invisível no final. Crédito: Pablo Carlos Budassi, wikimedia commons, CC BY-SA 3.0

2. "O universo está se expandindo em algo."

Portanto, não são as galáxias que estão se afastando, mas o espaço que está se expandindo.

Podemos pensar nisso como uma bola de massa com passas. A massa representa o espaço e as passas são as galáxias. Coloque a massa para crescer, e as passas vão ficar mais separadas, sem realmente se mexer.

Bringmann usa a superfície de um balão como exemplo. Desenhe pontos no balão não inflado e veja como a distância entre os pontos aumenta à medida que ele infla.

"Ao mesmo tempo, é verdade que as galáxias também se movem devido à atração gravitacional mútua, esse é um efeito adicional", diz Raklev.

Algumas galáxias estão mudando para o azul, o que significa que estão se movendo em nossa direção. Isso se aplica a algumas galáxias próximas. Mas em grandes distâncias, esse efeito é eclipsado pela lei de Hubble-Lemaître, que estabelece a velocidade com que as galáxias se afastam em proporção à distância. Na verdade, a distância aumenta mais rápido do que a luz entre pontos extremamente distantes.

Uma bola de massa no forno se expande dentro do espaço existente dentro do forno. E quanto ao universo? O que há lá fora?

O universo não se expande em nada. Os cientistas não acreditam que o universo tenha uma borda.

Aquilo que chamamos de universo observável é uma bolha que nos rodeia com 93 bilhões de anos-luz de diâmetro. Quanto mais distante algo é o que olhamos, mais para trás no tempo estamos vendo. Não podemos observar ou medir nada mais longe do que a distância que a luz conseguiu viajar em nossa direção desde o Big Bang.

Como o universo vem se expandindo, o universo observável é contra-intuitivamente maior do que 14 bilhões de anos-luz.

Mas os cientistas calculam que o universo fora de nossa bolha é muito, muito maior do que isso, talvez infinito.

O universo pode ser "plano", parece. Isso significaria que dois raios de luz permaneceriam paralelos e nunca se encontrariam. Se você tentasse viajar até o fim do universo, nunca o alcançaria. O universo continua infinitamente.

Se o universo tem curvatura positiva, ele poderia, em teoria, ser finito. Mas então seria como uma espécie de esfera estranha. Se você viajou para o "fim", você terminaria no mesmo lugar que começou, não importa a direção que tomou. É um pouco como poder viajar ao redor do mundo e terminar de volta ao ponto de partida.

Em qualquer caso, o universo pode se expandir sem ter que se expandir em nada.

Um universo infinito que está ficando maior ainda é infinito. Um "universo esférico" não tem borda.

Um aglomerado de galáxias que consiste em milhares de galáxias individuais,a 2,1 bilhões de anos-luz da Terra. O universo que podemos ver é incrivelmente grande e pode até continuar para sempre. Crédito: NASA, ESA e Johan Richard (Caltech, EUA)

3. "O Big Bang tinha um centro."

Se imaginarmos o Big Bang como uma explosão, é fácil pensar que explodiu para fora, de um centro. É assim que as explosões funcionam.

Mas esse não foi o caso com o Big Bang. Quase todas as galáxias estão se afastando de nós, em todas as direções. Parece que a Terra foi o centro do início do universo. Mas não foi.

Todos os outros observadores veriam a mesma coisa de sua galáxia, explica Bringmann.

O universo está se expandindo em todos os lugares ao mesmo tempo. O Big Bang não aconteceu em nenhum lugar específico.

“Aconteceu em todos os lugares”, diz Raklev.

4. "O universo inteiro foi reunido em um pequeno ponto."

É verdade que todo o nosso universo observável foi reunido de forma incrivelmente compacta em um espaço muito pequeno no início do Big Bang.

Mas como pode o universo ser infinito e ao mesmo tempo tão pequeno?

Você pode ler que o universo era menor do que um átomo no início e depois do tamanho de uma bola de futebol. Mas essa analogia insinua que o espaço tinha limites no início e uma borda.

"Não há nada que diga que o universo já não era infinito no Big Bang", diz Raklev.

"Era apenas menor no sentido de que o que era então um metro, agora se expandiu para distâncias enormes de muitos bilhões de anos-luz."

Quando você fala sobre o quão grande era o universo em certos momentos, isso se refere ao nosso universo observável.

"Todo o universo observável vem de uma pequena área que você pode chamar de ponto. Mas o ponto próximo a ele também se expandiu, e o próximo ponto também. É que está tão longe de nós que não podemos observar isso", diz Raklev.

Ilustração do Big Bang e da expansão e desenvolvimento do universo. Crédito: NASA / WMAP Science Team

5. "O universo era infinitamente pequeno, quente e denso."

Talvez você tenha ouvido que o universo começou como uma singularidade. Ou que era infinitamente pequeno, quente e assim por diante. Isso pode ser verdade, mas muitos físicos não acham que é um entendimento correto.

Singularidades são uma expressão para a matemática que falha e não pode ser descrita com a física comum, de acordo com o cosmologista Steen H. Hansen.

Bringmann resume o que tudo isso significa quando se trata do Big Bang.

"O universo hoje é um pouco maior do que era ontem. E é ainda um pouco maior do que era há um milhão de anos. A teoria do Big Bang envolve extrapolar isso de volta no tempo. Então você precisa de uma teoria para isso: e essa é a teoria geral da relatividade."

"Se eu extrapolar todo o caminho de volta, o universo fica cada vez menor, fica mais denso e mais denso, e mais quente e mais quente. Finalmente você chega a um ponto em que é muito pequeno, muito quente e denso. Essa é, na verdade, a teoria do Big Bang: que o universo começou em tal condição. É aí que você realmente tem que parar ", diz Bringmann.

Se você aplicar a teoria da relatividade geral até o fim, chegará a um ponto de densidade e calor infinitamente altos, onde o tamanho é zero.

“Isso é pura extrapolação matemática além do que a teoria realmente permite”, diz Bringmann.

"Você chega então a um ponto em que a densidade de energia e as temperaturas são tão altas que não temos mais teorias físicas para descrevê-las."

Ele diz que os físicos precisam de uma teoria diferente. E há pessoas que estão pesquisando exatamente isso.

"O que precisamos para descrever uma condição tão extrema? É aí que entramos em uma área onde você precisa de uma teoria que combine gravidade e teoria quântica. Ninguém foi capaz de formulá-la ainda. A expectativa é precisamente que uma gravidade quântica a teoria não levaria à conclusão de que tudo volta a um ponto ", diz Bringmann.

Portanto, o que aconteceu neste momento, o ponto mais antigo na história do universo, ainda está escondido de nós, pelo menos até agora.

Fornecido por: ScienceNordic

Fonte: Phys