13,8 bilhões de anos atrás, o universo era uma singularidade - espaço infinitamente comprimido por alta pressão. No entanto, em menos de uma fração de bilionésimo de segundo, esse minúsculo ponto se expandiu para um tamanho incrível. A história clássica do nosso universo tem um começo, um meio e um fim. Portanto, de acordo com a teoria da relatividade geral (GR) de Albert Einstein, a expansão do Universo deve diminuir ao longo do tempo. No entanto, a realidade pinta um quadro completamente diferente: o universo continua a se expandir cada vez mais rápido. Os cientistas acreditam que a razão para essa discrepância é a misteriosa energia escura, mas é possível que nossa compreensão do universo e sua evolução precise ser revisada.
Existem muitas suposições sobre como nosso universo se originou e por que existe.
Como tudo começou e poderia ser de outra forma?
O universo começou a se expandir imediatamente após o Big Bang. A taxa de expansão no estágio inicial de sua evolução - esse processo é chamado de inflação cosmológica - foi muito mais rápida do que após o fim da inflação. Assim, gradualmente o Universo se expandiu e esfriou, mas apenas com uma fração da velocidade inicial. Pelos próximos 380.000 anos, o universo era tão denso que o espaço era um plasma opaco e superaquecido de partículas dispersas. Quando o universo esfriou o suficiente para que os primeiros átomos de hidrogênio se formassem, ele se tornou transparente para a passagem da luz. Então a radiação irrompeu em todas as direções e o universo estava a caminho de se tornar o que o vemos hoje - espaço vazio que se alterna com aglomerados de gás e poeira, estrelas, galáxias, buracos negros e outras formas de matéria e energia. Finalmente,de acordo com alguns modelos, todos os aglomerados de matéria se espalharão tão longe uns dos outros que desaparecerão gradualmente. O universo se tornará uma sopa fria e homogênea de fótons isolados. Mas e se o Big Bang não fosse o começo de tudo?
A teoria do Big Bang é tão amplamente aceita que às vezes você pode esquecer que esta é apenas uma teoria com falhas. É por esta razão que os cientistas oferecem uma variedade de opções para o desenvolvimento de eventos. Por exemplo, foi sugerido que o Big Bang pode ter sido mais um "Big Bounce" - um ponto de viragem no ciclo contínuo de contração e expansão do universo. Outra suposição é que o Big Bang se tornou um ponto de reflexão, quando a imagem espelhada de nosso Universo se expande além do "outro lado", no qual a antimatéria substitui a matéria e o próprio tempo flui na direção oposta. De acordo com a terceira suposição, o Big Bang é um ponto de transição no Universo, que sempre existiu e continuará a se expandir indefinidamente. Todas essas teorias estão fora da cosmologia convencional,mas todos encontraram apoio entre cientistas respeitados. O número crescente de novas teorias concorrentes sugere que pode ser hora de repensar o próprio fato de que o Big Bang marca o início do espaço e do tempo.
O universo que vemos atualmente é composto de aglomerados de gás e poeira, estrelas, buracos negros e galáxias.
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E se o Big Bang não tivesse realmente acontecido?
Nos círculos acadêmicos, a ideia foi repetidamente expressa de que o Big Bang … não existia. Assim, Eric Lerner, autor do livro de mesmo nome, que escreveu em 1992, apresentou os resultados do estudo, segundo o qual, segundo a edição de Invers, existe uma discrepância entre a teoria do Big Bang e os dados factuais observados. "Para o desenvolvimento da cosmologia, é necessário abandonar a hipótese principal do Big Bang", - disse em um comunicado Lerner. "A verdadeira crise da cosmologia é que nunca houve um Big Bang."
Estamos falando da inconsistência das evidências da presença de lítio no espaço, que os astrônomos, segundo Lerner, há muito são conhecidos. Os cientistas hoje acreditam que as quantidades exatas de hélio, deutério e lítio foram produzidas por reações de fusão em uma nuvem densa e muito quente de elementos químicos que apareceu após o Big Bang. No entanto, Lerner, que passou décadas observando tais reações em detalhes, diz que suas descobertas e as de outros cientistas não coincidem com teorias antigas baseadas em observações de estrelas mais antigas. Ele descobriu que menos da metade do hélio e menos de um décimo do lítio são observados em estrelas velhas do que o previsto pela teoria da nucleossíntese do Big Bang, segundo a qual um quarto de toda a massa do universo é hélio. Lerner está convencido de que nem o lítio nem o hélio foram criados antes do aparecimento das primeiras estrelas em nossa galáxia.
O nosso Universo poderia ter surgido do nada?
No entanto, nem todos os cientistas concordam com a teoria de Lerner. De acordo com Vae Perumyan, professor de astronomia da University of Southern California, Lerner raramente cita artigos revisados por pares, e muitos de seus argumentos não são válidos. Por exemplo, Perumian acredita que a radiação cósmica de fundo de microondas (ou radiação relíquia), que indica a radiação que emana do Big Bang, é um pilar da teoria cosmológica, que Lerner não pode contestar. Além disso, se houvesse falhas tão sérias na teoria do Big Bang, Lerner não teria sido o único crítico dessa teoria.
Mas Lerner não está sozinho. O cosmologista ganhador do Nobel James Peebles acredita que é necessário parar de chamar os primeiros momentos do nosso universo de "Big Bang". De acordo com a Agence France Presse, Peebles acredita que não há uma boa maneira de verificar se um evento como o Big Bang realmente aconteceu - cosmologistas têm evidências de rápida expansão para fora, mas nada é mais discreto do que um ponto singular que explodiu para criar tudo em O universo. Peebles não tem alternativa à teoria do Big Bang, mas está convencido de que, sem dados suficientes, os cientistas não deveriam presumir que essa hipótese conveniente está correta. Ao mesmo tempo, o cientista admite que, na ausência de uma maneira melhor de descrever o início do universo, o Big Bang funciona muito bem. Em seus cálculos, Peebles também adere à teoria geralmente aceita, embora ele realmente não goste dela.
The Big Bounce: O universo pode se expandir infinitamente?
A hipótese mais comum do Big Bounce na academia está enraizada no descontentamento com a ideia de inflação cosmológica. A radiação cósmica de fundo em micro-ondas tem sido um fator fundamental em todos os modelos do universo, desde sua primeira descoberta em 1965. Além disso, o CMB é a principal fonte de informação sobre a aparência do universo primitivo e, ao mesmo tempo, um mistério para os físicos. O fato é que a radiação da relíquia parece a mesma mesmo em regiões que, ao que parece, nunca poderiam interagir entre si em toda a história do Universo.
As cicatrizes deixadas pelo Big Bang na fraca radiação relíquia que permeia todo o cosmos fornecem pistas sobre a aparência do universo primitivo.
De acordo com a hipótese do Big Bounce, o universo se expandirá até que decaia para um ponto infinitesimal - um ciclo que dura para sempre. Em 2007, Martin Bojald, um físico da Universidade da Pensilvânia, com base no modelo de Einstein, apresentou a teoria da gravidade quântica de Loop - um campo da física quântica que descreve as energias extremamente altas que dominavam o universo primitivo. Assim, os pesquisadores concluíram que o universo não surgiu do nada. e não se expandirá indefinidamente. No entanto, a pesquisa de Bozhawald mostra que o hipotético universo anterior não era exatamente o mesmo que o nosso. No geral, a hipótese do Big Rebound é consistente com a imagem do Big Bang de um universo quente e denso que começou a 13,8 bilhões de anos atrás e começou a se expandir e esfriar. Mas em vez depara se tornar o início do espaço e do tempo, o big bang foi o momento da transição do universo de uma fase anterior da existência, durante a qual o espaço estava se contraindo.
No entanto, os críticos acreditam que há poucas evidências para apoiar essa teoria. Por exemplo, Peter Voight, um matemático da Universidade de Columbia, escreveu em seu blog Not Even Wrong: "Para ser considerada uma teoria legítima, tais afirmações devem ser apoiadas por evidências."
Buscando respostas: todos os caminhos levam à energia escura
Partindo do fato de que a teoria geralmente aceita da aparência e evolução do Universo é a teoria do Big Bang, os cientistas estão tentando encontrar uma resposta para a pergunta de por que o Universo está se expandindo com aceleração.
A matéria escura e a energia escura são provavelmente as chaves para a compreensão do nosso universo.
Enquanto os pesquisadores analisavam o movimento de estrelas e galáxias, eles concluíram que havia partículas invisíveis, que eles chamaram de matéria escura. E a constante aceleração da expansão do Universo (a constante de Hubble), sugeria que era causada por um certo fenômeno, que os pesquisadores chamaram de energia escura. A energia escura e a matéria escura são os principais mistérios científicos do nosso tempo, por isso os pesquisadores do grupo internacional para o estudo da energia escura (DES) estão em busca de respostas. O DES começou em 2004 e atualmente conta com 400 cientistas de 26 instituições científicas diferentes em sete países que participam do projeto. Os cientistas estão procurando por energia escura usando a câmera digital astronômica mais sensível, com resolução de 570 megapixels. A câmera está montada no telescópio Viktor Blanco no observatório Cerro Toledo, nos Andes chilenos. É uma espécie de bisturi equipado com cinco lentes.
Os pesquisadores acreditam que as respostas às questões fundamentais sobre como o universo surgiu e o que são a matéria escura e a energia escura devem ser apresentadas ao público em geral em cerca de cinco anos. O DES visa analisar 100.000 galáxias que estão a até 8 bilhões de anos-luz de distância. Como a energia escura não pode ser vista, os pesquisadores medem a constante de Hubble para determinar exatamente se a energia escura existe e de que é feita. De uma forma ou de outra, basta aguardar os resultados do trabalho de uma equipe internacional de cientistas e fazer suposições sobre o que é o nosso Universo.
Lyubov Sokovikova
