Big Bang: A Origem e Expansão do Universo

O Big Bang, ou Grande Expansão, é a teoria cosmológica predominante sobre o desenvolvimento inicial do universo. Segundo essa teoria, o universo começou a partir de um estado extremamente quente e denso e, desde então, tem se resfriado à medida que se expande. A teoria é amplamente sustentada por evidências científicas e observações detalhadas. As melhores medições atuais indicam que o Big Bang ocorreu há aproximadamente 13,8 bilhões de anos, com base em observações realizadas por telescópios como o Atacama Cosmology Telescope.

Origens da Teoria

A ideia do Big Bang foi proposta por Georges Lemaître, que inicialmente a chamou de "hipótese do átomo primordial". O modelo se baseia na teoria da relatividade geral de Albert Einstein e em hipóteses como a homogeneidade e isotropia do espaço. As equações principais para o modelo foram formuladas por Alexander Friedmann. A observação de Edwin Hubble, em 1929, de que as distâncias das galáxias eram proporcionais aos seus desvios para o vermelho foi crucial, apoiando a ideia de que o universo está em expansão.

O Desenvolvimento da Teoria

Se as galáxias estão se afastando umas das outras, isso sugere que no passado elas estavam mais próximas. Isso levou os cientistas a considerar a existência de condições de alta densidade e temperatura no início do universo, o que foi confirmado em parte por grandes aceleradores de partículas. A teoria do Big Bang também pode explicar as abundâncias de elementos leves observadas no cosmos, que correspondem às previsões da nucleossíntese do Big Bang, o processo de formação desses elementos nos primeiros minutos após a expansão.

O Termo "Big Bang" e a Descoberta da Radiação Cósmica de Fundo

O termo "Big Bang" foi criado por Fred Hoyle em 1949, durante uma transmissão de rádio, em um tom que visava destacar a diferença entre sua própria teoria do estado estacionário e a ideia do Big Bang. Hoyle, que preferia o modelo do estado estacionário, negou que tivesse a intenção de criar um termo pejorativo. A descoberta da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, em 1964, foi uma grande confirmação da teoria, pois esta radiação é um "fóssil" da época em que o universo era muito jovem e foi gerada durante a separação entre a radiação e a matéria.

Princípios Fundamentais e Expansão do Espaço

A teoria do Big Bang depende de duas suposições principais: a universalidade das leis da física e o princípio cosmológico, que afirma que o universo é homogêneo e isotrópico em grandes escalas. A métrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW) descreve como o espaço-tempo se expande ao longo do tempo, permitindo que a distância física entre os objetos aumente à medida que o universo se expande. O Big Bang não deve ser entendido como uma explosão de matéria, mas como uma expansão do próprio espaço, o que significa que o espaço entre as galáxias está se expandindo, mas as galáxias permanecem fixas em relação a esse espaço.

Horizontes no Universo

Uma característica importante do espaço-tempo do Big Bang é a presença de horizontes. O universo tem uma idade finita, e a luz viaja a uma velocidade limitada, o que significa que há eventos no passado cujos sinais ainda não chegaram até nós, criando um "horizonte passado". Da mesma forma, como o espaço está se expandindo, pode haver objetos tão distantes que a luz emitida por eles nunca alcançará a Terra, o que define um "horizonte futuro". Isso coloca limites sobre o que podemos observar e influenciar, dependendo da aceleração da expansão do universo.