O Universo do Big Bang aos nossos dias em 10 etapas simples

A teoria amplamente aceite para a origem e evolução do nosso universo é o modelo do Big Bang.

Este modelo afirma que o universo começou como um ponto denso incrivelmente quente há cerca de 13,7 bilhões de anos.

Então, como é que o universo passou de uma fração de milímetro para tudo o que é hoje e que nos deixa surpreendidos? 

Aqui está uma curta e simples história do Universo, desde o Big Bang até aos nossos dias em 10 passos fáceis de entender.

10. Como tudo começou

O Big Bang não foi uma explosão no espaço, como o nome da teoria pode sugerir. Em vez disso, foi o surgimento do espaço em todo o universo, dizem os pesquisadores. De acordo com a teoria do Big Bang, o universo nasceu a partir de um ponto muito quente e denso, único no espaço.

Os cosmólogos não tem certeza do que aconteceu antes deste momento, mas com missões espaciais sofisticadas e telescópios terrestres, bem como cálculos complicados, os cientistas têm trabalhado para pintar uma imagem mais clara do início do universo e da sua formação.

Uma parte fundamental da investigação vem de observações da radiação cósmica de fundo, que contém o brilho da luz e da radiação remanescente do Big Bang. Esta relíquia do Big Bang permeia o universo e está visível nos detectores de microondas, permitindo aos cientistas juntar pistas do início do universo.

Em 2001, a NASA lançou a missão Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) para estudar as condições que existiam no início do universo através da medição da radiação cósmica de fundo. Entre outras descobertas, o WMAP foi capaz de determinar a idade do Universo - cerca de 13,7 bilhões de anos.

9. O primeiro surto de crescimento do Universo 

Quando o universo era muito jovem - algo como um centésimo de bilionésimo de trilionésimo de trilionésimo de segundo - passou por um incrível surto de crescimento. Durante esse surto de expansão, que é conhecido como inflação, o universo cresceu exponencialmente e dobrou de tamanho pelo menos 90 vezes. 

À medida que o universo se expandiu, ele ficou mais frio e menos denso. Depois de inflação, o universo continuou a crescer, mas a um ritmo mais lento. Com o espaço ampliado, o universo esfriou e matéria começou a formar-se.

8. Demasiado quente para brilhar 

Elementos químicos leves foram criados nos primeiros três minutos de formação do universo. À medida que o universo se expandiu, as temperaturas esfriaram e os protões e neutrões colidiram fazendo deutério, que é um isótopo do hidrogénio. Grande parte deste deutério combinou-se para formar hélio. 

Nos primeiros 380 mil anos após o Big Bang, o calor intenso desde a criação do universo impossibilitou a luz de brilhar. Os átomos colapsavam acabando num plasma denso, opaco de protões, neutrões e electrões, que dispersavam a luz como o nevoeiro.

7. Faça-se luz

Cerca de 380 mil anos depois do Big Bang, a matéria resfriou o suficiente para que os electrões se combinassem com núcleos para formar átomos neutros. Esta fase é conhecida como "recombinação", e a absorção de electrões livres fez com que o universo ficasse transparente.

A luz que foi desencadeada neste momento é detectável hoje na forma de radiação de microondas, nomeadamente a radiação cósmica de fundo. No entanto, a era da recombinação deu lugar a um período de trevas antes das estrelas e outros objetos brilhantes serem formados.

6. Emergindo da idade das trevas cósmica 

Cerca de 400 milhões de anos após o Big Bang, o universo começou a sair da sua idade das trevas. Este período na evolução do universo é chamada a idade de re-ionização. Esta fase dinâmica pensa-se ter durado mais do que meio bilhão de anos, mas com base em novas observações, os cientistas pensam que a re-ionização pode ter ocorrido mais rapidamente do que se pensava.

Durante este tempo, aglomerados de gás em colapso formaram as primeiras estrelas e galáxias. A luz ultravioleta emitida por esses eventos energéticos destruíram a maior parte do gás hidrogénio neutro circundante. O processo de re-ionização, além da limpeza do gás de hidrogênio, também fez com que o universo se tornasse transparente à luz ultravioleta, pela primeira vez.

5. Mais estrelas e galáxias 

Astrónomos estudam o universo procurando as galáxias mais distantes e mais antigas para ajudá-los a compreender as propriedades do início do universo. Da mesma forma, através do estudo da radiação cósmica de fundo, os astrónomos podem trabalhar e juntar os acontecimentos que vieram antes.

Dados de missões mais antigas como WMAP e o Cosmic Background Explorer (COBE), que foi lançado em 1989, e as missões ainda em funcionamento, como o Telescópio Espacial Hubble, que foi lançado em 1990, ttentam resolver os mistérios mais duradouros e responder a perguntas debatidas em cosmologia.

4. Nascimento do nosso Sistema Solar 

Estima-se que o nosso sistema solar tenha nascido 9 bilhões de anos após o Big Bang, tendo cerca de 4,6 bilhões de anos. De acordo com as estimativas atuais, o sol é uma entre mais de 100 bilhões de estrelas na nossa galáxia, a Via Láctea, e orbita a cerca de 25.000 anos-luz do centro galáctico. 

Muitos cientistas acreditam que o sol e o resto do nosso sistema solar se formaram a partir de uma gigante nuvem de gás e poeira conhecida como a nebulosa solar rotativa. Como a gravidade causou com que a nebulosa entrasse em colapso, ela rodou mais rapidamente, achatando-se num disco. Durante esta fase, a maior parte do material foi puxado em direcção ao centro para formar o Sol.

3. O material invisível no Universo

Nos anos 1960 e 1970, os astrónomos começaram a pensar que pode haver mais massa no universo do que a que é visível. A física newtoniana básica implica que as estrelas na periferia de uma galáxia orbitem mais lentamente do que as estrelas no centro, mas os astrónomos não encontraram nenhuma diferença nas velocidades das estrelas mais distantes.

Na verdade, descobriram que todas as estrelas numa galáxia parecem circundar o centro mais ou menos à mesma velocidade. Este fenómeno foi explicado pela existência de uma massa misteriosa e invisível que ficou conhecida como matéria escura. A matéria escura é inferida por causa da atração gravitacional que exerce sobre a matéria normal.

Uma hipótese afirma que o material misterioso poderia ser formado por partículas exóticas que não interagem com a matéria leve ou regular, sendo por isso tão difícil de detectar. Pensa-se que a matéria escura compõe 23 por cento do universo. Em comparação, apenas 4 por cento do universo é composto de matéria normal, que engloba estrelas, planetas e pessoas.

2. O Universo em expansão e a acelerar

Na década de 1920, o astrónomo Edwin Hubble fez uma descoberta revolucionária sobre o universo. Usando um telescópio recém-construído no Observatório de Monte Wilson, em Los Angeles, Hubble observou que o universo não é estático, encontrando-se em expansão.

Décadas mais tarde, em 1998, o telescópio espacial com o nome do famoso astrónomo, o Telescópio Espacial Hubble, estudou supernovas muito distantes e descobriu que, há muito tempo, o universo estava a expandir-se mais lentamente do que acontece hoje.

Pensa-se que a energia escura é a força estranha que está a afastar o cosmos a velocidades cada vez maiores. A existência dessa energia indescritível, que se pensa formar 73 por cento do universo, é um dos temas mais debatidos na cosmologia atualmente.

1. Ainda há muito a aprender 

Embora muito tenha sido descoberto sobre a criação e evolução do universo, há questões que permanecem sem resposta duradoura. A matéria e energia escuras permanecem dois dos maiores mistérios, mas os cosmólogos continuam a sondar o universo na esperança de uma melhor compreensão de como tudo começou. [Space]