Teoria do Big Bang

 A teoria do Big Bang é uma teoria científica proposta pela primeira vez em 1967 por Georges Lemaître. Ela parte do presuposto de que o Universo se iniciou de um átomo principal. Ela investiga a estrutura atual do Universo a fim de reconstruir a sua história.

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Resumo sobre a teoria do Big Bang

• A teoria do Big Bang é uma teoria científica que parte do pressuposto de que o Universo se iniciou de um átomo principal.
• Essa teoria foi proposta, em 1927, por Georges Lemaître.
• Ainda não sabemos o que causou o fenômeno do Big Bang.
• As observações do Edwin Hubble, os estudos de George Gamow e a descoberta da radiação cósmica de fundo em micro-ondas, de Arno Allan Penzias e Robert Woodrow Wilson, provaram a veracidade da teoria do Big Bang.
• Na cosmologia quântica, antes do Big Bang tínhamos uma zona do espaço-tempo em que o tempo não se movia.
• Sabemos o que aconteceu depois do Big Bang a partir de 1∙10-43  s do seu início.
• Existem diversos filmes e séries sobre a teoria do Big Bang, tais como The Big Bang Theory (2007-2019) e Interestelar (2014).

Qual é a teoria do Big Bang?

A teoria do Big Bang é uma teoria científica que parte do pressuposto de que o Universo se iniciou de um átomo principal. Essa teoria do campo da cosmologia física fornece uma reconstrução da história do Universo desde os seus primeiros instantes, a aproximadamente 13,8 bilhões de anos, até o surgimento das estrelas, planetas, galáxias e demais corpos celestes.

Quem criou a teoria do Big Bang?

Em 1927, o padre e cientista Georges Lemaître (1894-1966) foi o primeiro a propor a teoria do Big Bang. Com base na teoria da relatividade geral, ele propôs matematicamente que o Universo partiu de um “átomo principal” ou “ovo cósmico”, um ponto do espaço extremamente denso em matéria e energia, e se expandiu.

O cosmólogo Alexander Friedmann (1888-1925) também chegou à mesma conclusão matemática de Lemaître, mas não a explicou fisicamente.

O que causou a explosão do Big Bang?

Não se sabe o que causou a explosão do Big Bang. O Big Bang foi causado por algum evento, mas até dias atuais não sabemos como ele aconteceu nem o que o causou.

Evidências da teoria do Big Bang

Algumas evidências da teoria do Big Bang estão ligadas aos seguintes estudiosos:

• Astrônomo Edwin Hubble: Em 1929, o astrônomo Edwin Hubble (1889-1953) observou o afastamento de galáxias através do seu desvio para o vermelho. Também observou que existia uma relação entre a distância e a velocidade das galáxias, de tal modo que, quanto mais longe estão, mais velozes se movem. Sua contribuição foi extremamente significativa para a teoria do Big Bang, provando que o Universo está em expansão. Teve seu nome dado ao telecópio espacial Hubble, que nos forneceu diversos dados, imagens e informações sobre o Universo e seus corpos celestes.
• Físico George Gamow: Tempos depois, Gamow (1904-1968), enquanto estudava a formação dos átomos de hélio e hidrogênio, sugeriu que se o Universo foi gerado a partir do Big Bang, consequentemente, é possível observar a radiação cósmica de fundo em todo e qualquer lugar.
• Físicos Arno Allan Penzias e Robert Woodrow Wilson: Em 1965, Penzias (1933-2024) e Wilson (1936-) descobriram acidentalmente a radiação cósmica de fundo em micro-ondas (radiação eletromagnética emitida nos momentos finais da explosão de um corpo celeste), confirmando novamente a teoria do Big Bang.

O que existia antes do Big Bang?

De acordo com a cosmologia quântica de Hartle e Hawking, antes do Big Bang provavelmente tinhamos uma zona do espaço-tempo em que o tempo não se movia. Em razão disso, tinhamos quatro dimensões espaciais, com a dimensão tempo se manifestando de maneira diferente do tempo que conhecemos. Em certo período, o tempo mudou o seu comportamento, surgindo o tempo que conhecemos. Nesse momento começou o Big Bang.

O que aconteceu depois do Big Bang?

Atualmente não sabemos o que aconteceu imediatamente depois do Big Bang, mas sabemos a partir de 1 ∙ 10^-43 s do seu início. Pensando nisso, abaixo temos uma cronologia dos eventos que aconteceram após o Big Bang.

• 1∙10^-43 s  - Era de planck: Toda a matéria e a energia que compõem o Universo atual está confinada em um espaço bilhões de vezes menor que o núcleo do atómo.
• 1∙10^-36 s  - Era da grande unificação: A temperatura do Universo é maior que um octilhão (1∙1027 ) de graus Celsius. A matéria ainda está muito confinada, impossibilitando que a luz a atravesse. Nesse momento, as forças nuclear forte, nuclear fraca e eletromagnética têm a mesma intensidade.
• 1∙10^-32  s - Momento da inflação: O Universo se expande incrivelmente rápido até um tamanho de aproximadamente 1 centilhão (1∙1020 ), provavelmente, devido a essa inflação, não foi formado um buraco negro na era da grande unificação. Depois da inflação, o Universo esfriou sua temperatura até aproximadamente 1 centilhão de graus Celsius.
• 1∙10^-12 s  - Era dos quarks e glúons: Ainda estava muito quente para a formação de prótons e nêutrons, mas já tinhamos milhões de partículas quarks e glúons. Nesse momento, começou-se a ter mais matéria que antimatéria.
• 1∙10^-6  s - Era dos hádrons: O Universo esfria sua temperatura em aproximadamente 10 milhões de graus Celsius, permitindo a formação de prótons e nêutrons pelos quarks, mas não que os elétrons orbitem os átomos. 
• 1 s: O Universo atinge o tamanho de 10 anos-luz e os neutrinos se libertam do gás de partículas do início do Universo.
• 10 s: Os elétrons ainda aniquilam a maioria das suas antipartículas, os pósitrons. Em razão disso, o Universo permanece sendo formado majoritariamente por radiação.
• Entre 3 min e 20 min: A temperatura do Universo esfria consideralmente, de modo a permitir a formação dos núcleos de hélio e lítio.  
• 50 mil anos: A expansão do Universo desacelera e temos a distribuição não mais homogênea da matéria, provavelmente devido a flutuações quânticas.
• 380 mil anos: A temperatura do Universo esfria mais, de modo a permitir a formação dos átomos. Os fótons se libertam do gás de partículas do início do Universo, surgindo os primeiros raios luminosos, chamados atualmente como radiação cósmica de fundo. A composição do Universo é de hidrogênio, hélio e lítio.
• 100 milhões de anos: A temperatura do Universo se esfria mais, de modo a aproximar as matérias. Por exemplo, estrelas começam a se aglomerar nas redondezas dos buracos negros primordiais.
• 1 bilhão de anos: Já havia sido criada a maioria das galáxias.
• 9,2 bilhões de anos: Explosão de uma supernova que possivelmente desencadeou a criação do Sistema Solar.
• 9,6 bilhões de anos: A nebulosa deixada da explosão forma o Sol, e surgem os primeiros planetas do Sistema Solar.
• 10,5 bilhões de anos: Surgimento da vida na Terra.

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Filmes e séries sobre a teoria do Big Bang

Diversas produções cinematográficas exploram a teoria do Big Bang. Pensando nisso, selecionamos alguns filmes e séries que a retratam:

• Animação: Animation vs. Physics, de 2024.
• Série: The Big Bang Theory, de 2007-2019.
• Série-documentário:
  • Cosmos: A personal Voyage, de 1980.
  • Cosmos: A Spacetime Odyssey, de 2014.
  • Cosmos: Possible Words, de 2020.
  • How the Universe Works, de 2010-presente.
• Documentário:
  • O Universo no Olho do Dragão, de 2014.
  • A Origem do Universo, de 2015.
  • O Universo, de 2007-2015.
  • Particle Fever, de 2013.
• Filme:
  • The Big Bang, de 2011.
  • Interestelar, de 2014.

Crédito de imagem

^[1] ssi77 / Shutterstock

Fontes

GRESHKO, Michael. Origins of the Universe, explained. Disponível em: https://www.nationalgeographic.com/science/article/origins-of-the-universe.

National Geographic. O que foi o Big Bang? National Geographic Brasil, 2024. Disponível em: https://www.nationalgeographicbrasil.com/espaco/2022/10/o-que-foi-o-big-bang.

Ciência Todo Dia. O que existia antes do Big Bang?. YouTube, 28 de mar de 2023. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=yLRhsUu4M60

Ciência Todo Dia. O Big Bang Explicado. YouTube, 28 de set de 2019. Disponível em: https://www.youtube.com/watch?v=nNAuuTIf3LE