Teoria do Big Bang

A Cosmologia do Big Bang apoia-se fortemente em dois grandes embasamentos teóricos:

A Teoria Geral da Relatividade, publicada por Albert Einstein em 1915, introduziu uma nova e surpreendente visão da Gravitação Universal.

Por que os objetos caem no chão? O que nos prende à Terra? Qual é a explicação para as órbitas dos planetas ao redor do Sol? O que faz com que os corpos sejam atraídos uns pelos outros?

O primeiro a propor uma teoria consistente sobre a gravidade foi Isaac Newton, em 1680, e seu modelo tornou-se o paradigma dominante e indiscutível por mais de dois séculos. Mesmo nos dias atuais, ainda é o mais adotado na maioria das situações práticas da vida humana.

De fato, a chamada Mecânica Newtoniana continua bem presente nos cálculos que fundamentam nossas obras arquitetônicas e de engenharia, na indústria de veículos, inclusive jatos supersônicos, e até em projetos de astronaves, dentre outras múltiplas aplicações.

Porém, se formos mais a fundo, constataremos que a teoria de Newton é bem restritiva, pois funciona apenas para corpos em repouso ou em velocidades muito pequenas em relação à velocidade da luz!

Newton considerava o tempo como um ente absoluto, independente do espaço. Com a Relatividade, o tempo se agrega ao espaço de três dimensões, formando o espaço-tempo quadridimensional.

Einstein deixou de lado o conceito de campo gravitacional, explicando a gravidade como efeito de distorções do tempo e do espaço por si mesmos. O físico norte-americano John Wheeler expressou bem essa ideia ao dizer: "o espaço-tempo induz a matéria a se mover e a matéria induz o espaço-tempo a se curvar".

De imediato, a teoria já foi capaz de explicar peculiaridades da órbita de Mercúrio e a curvatura da luz solar, ambas incompreensíveis pela teoria de Newton. Ao longo do tempo, a Relatividade Geral foi sendo confirmada por uma série de rigorosos experimentos.

O modelo fornece equações cujo desenvolvimento leva à descrição das diversas fases de evolução do Universo, desde os seus primórdios. Todavia, a princípio, Einstein não aceitava a expansão, embora sua própria teoria conduzisse a esse resultado.

Por isso, o autor da Relatividade acrescentou a suas equações originais um novo componente, chamado de constante cosmológica, que equilibrava as coisas de modo a garantir um Universo eternamente estático. Mais tarde, ele reconheceria que estava errado!

Com o advento da Relatividade Geral, alguns cientistas, inclusive Einstein, começaram a tentar aplicar a nova dinâmica gravitacional ao Universo como um todo, e isso trouxe à tona a necessidade de uma suposição sobre como a matéria se encontra nele distribuída.

Através de contínuas observações astronômicas, em escalas cada vez maiores, vem sendo demonstrado que o Universo, em suficientemente larga escala, tem uma aparência idêntica em qualquer região observada (homogeneidade), seja qual for a direção da observação (isotropia).

Ou seja, o Universo em grande escala é homogêneo e isotrópico. Este é o Princípio Cosmológico, outro importante suporte teórico do Big Bang.

A figura abaixo evidencia o padrão de galáxias conhecidas, em uma faixa do céu que corresponde a um ângulo de observação acima de 70^o:

Fica evidente o padrão de uniformidade, previsto pelo Princípio Cosmológico, que vem sendo continuamente confirmado pelas pesquisas experimentais.

Os resultados decorrentes da Relatividade Geral, descrevendo o comportamento da matéria ao longo do tempo, e o Princípio Cosmológico, que define como essa matéria está distribuída pelo espaço, são bases teóricas que sustentam solidamente a Teoria do Big Bang.

Mas será que, além das observações dos indícios gerados pela uniformidade do Universo em larga escala, temos pistas mais contundentes que sejam compatíveis com esse modelo? Continue lendo...