A TEORIA DO BIG BANG

                                                      A TEORIA DO BIG BANG

O Big Bang é a teoria cosmológica dominante do desenvolvimento inicial do universo (ver também: Big Bang Frio). Os cosmólogos usam o termo "Big Bang" para se referir à ideia de que o universo estava originalmente muito quente e denso em algum tempo finito no passado e, desde então tem se resfriado pela expansão ao estado diluído atual e continua em expansão atualmente. A teoria é sustentada por explicações mais completas e precisas a partir de evidências científicas disponíveis e da observação. De acordo com as melhores medições disponíveis em 2010, as condições iniciais ocorreram por volta de 13,3 a 13,9 bilhões de anos atrás.

Georges Lemaître propôs o que ficou conhecido como a teoria Big Bang da origem do Universo, embora ele tenha chamado como "hipótese do átomo primordial". O quadro para o modelo se baseia na teoria da relatividade de Albert Einstein e hipóteses simplificadoras (como homogeneidade e isotropia do espaço). As equações principais foram formuladas por Alexander Friedmann. Depois Edwin Hubble descobriu em 1929 que as distâncias de galáxias distantes eram geralmente proporcionais aos seus desvios para o vermelho, como sugerido por Lemaître em 1927. Esta observação foi feita para indicar que todas as galáxias muito distantes e aglomerado de galáxias têm uma velocidade aparente diretamente para fora do nosso ponto de vista: quanto mais distante, maior a velocidade aparente. Se a distância entre os aglomerados de galáxias está aumentando hoje, todos deveriam estar mais próximos no passado. Esta idéia tem sido considerada em detalhe volta no tempo para as densidades e temperaturas extremas, e grandes aceleradores de partículas têm sido construídos para experimentar e testar tais condições, resultando em significativa confirmação da teoria, mas estes aceleradores têm capacidades limitadas para investigar em tais regimes de alta energia. Sem nenhuma evidência associada com a maior brevidade instantânea da expansão, a teoria do Big Bang não pode e não fornece qualquer explicação para essa condição inicial, mas sim, que ela descreve e explica a evolução geral do Universo desde aquele instante. As abundâncias observadas de elementos leves em todo o cosmos se aproximam das previsões calculadas para a formação destes elementos de processos nucleares na expansão rápida e arrefecimento dos minutos iniciais do Universo, como lógica e quantitativamente detalhado de acordo com a nucleossíntese do Big Bang.
Fred Hoyle é creditado como o criador do termo Big Bang durante uma transmissão de rádio de 1949. Popularmente é relatado que Hoyle, que favoreceu um modelo cosmológico alternativo chamado "teoria do estado estacionário", tinha por objetivo criar um termo pejorativo, mas Hoyle explicitamente negou isso e disse que era apenas um termo impressionante para destacar a diferença entre os dois modelos. Hoyle mais tarde ajudou consideravelmente no esforço de compreender a nucleossíntese estelar, a via nuclear para a construção de alguns elementos mais pesados até os mais leves. Após a descoberta da radiação cósmica de fundo em 1964, e especialmente quando seu espectro (ou seja, a quantidade de radiação medida em cada comprimento de onda) traçou uma curva de corpo negro, muitos cientistas ficaram razoavelmente convencidos pelas evidências de que alguns dos cenários propostos pela teoria do Big Bang devem ter ocorrido.

                                                               O BIG BANG  FRIO

Big Bang Frio é uma designação usada em Cosmologia para denotar uma temperatura de zero absoluto no começo do Universo, ao invés de um Big Bang (quente).

Numa tentativa de entender a origem dos átomos, Georges Lemaître propôs (em 1927) que, antes da expansão do Universo ter começado, toda a matéria no Universo formava uma bola gigante de líquido nuclear a uma temperatura extremamente baixa. A baixa temperatura era necessária para permitir uma coesão suficiente dentro do átomo primordial de Lemaître, em virtude da agitação térmica.

Em 1966, David Layzer propôs uma variante da cosmologia de Lemaître na qual o estado inicial do Universo estava próximo do zero absoluto. Usando a Termodinâmica, Layzer argumentou que, ao invés de um estado inicial com alta entropia, o Universo primordial estava num estado de entropia muito baixa, próximo do zero absoluto.
                                              A  FORMAÇÃO DOS PRIMEIROS ÁTOMOS

Radiação de Fundo resultante do Big Bang.
A nucleossíntese foi a formação inicial dos primeiros núcleos atômicos elementares (hidrogênio e hélio). Ela ocorreu porque a atuação da Força Nuclear Forte acabou atraindo prótons e nêutrons que se comprimiram em núcleos primitivos. Sabe-se que esta força nuclear forte só é eficaz em distâncias da ordem de 10-13 cm. Presume-se que a nucleossíntese ocorreu 100 segundos após o impulso inicial, e que esta foi seguida de um processo de repentino resfriamento devido à irradiação que, segundo alguns, ocasionou o surgimento dos núcleos — segundo outros, o surgimento dos núcleos ocasionou o resfriamento. Em função da nucleossíntese, a matéria propriamente dita passou a dominar o universo primitivo, pois sabe-se que a densidade de energia em forma de matéria passou, a partir daquele momento, a ser maior do que a densidade em forma de radiação. Isso se deu em torno de 10 mil anos após o impulso inicial.
Com a queda da temperatura universal, os núcleos atômicos de hidrogênio, hélio e lítio recém-formados se ligaram aos elétrons, formando assim átomos completos desses elementos. Presume-se que isso se deu em torno de 300 mil anos após o chamado marco zero. A temperatura universal estava então em torno de 3.000 K.

O processo, ou a era da formação atômica, segundo alguns pesquisadores, durou cerca de um milhão de anos aproximadamente. À medida que se expandia a matéria, a radiação que permeava o meio se expandia simultaneamente pelo espaço, porém em velocidade muito maior, ultrapassando a primeira. Daquela energia irradiada sobraram alguns resquícios em forma de micro-ondas, que foram detectadas em 1965 por Arno A. Penzias e Robert W. Wilson, tendo sido chamada de radiação de fundo. O "som" característico da radiação propagada é semelhante ao ruído térmico, ou seja, um silvo branco (ruído branco contendo todas as frequências), contínuo, linear igual ao ruído que se ouve num receptor de televisão, ou de receptores de frequência modulada quando estão fora de sintonia. O som característico é um "sssssss" constante, ou um ruído de cachoeira.
O satélite COBE, em 1992, descobriu flutuações na radiação de fundo recebida que explicariam a formação das galáxias logo após a Grande Explosão.
Um exemplo ilustrativo da expansão repentina a que se seguiu após o evento inicial, seria que a matéria comprimida num volume hipotético do tamanho de uma cabeça de alfinete, em torno de 1 mm de diâmetro, se expandiria para cerca de 2 mil vezes o tamanho do nosso sol.
Antes de completar um segundo de idade, o Universo estava na era da formação dos prótons e nêutrons. Os nêutrons tendem a decair espontaneamente em prótons, porém prótons recém formados pelo decaimento não decaem. Devido a experimentos em aceleradores de partículas, sabe-se que o universo naquela era, (1 segundo aproximadamente), ficou com 7 prótons para cada nêutron — uma massa turbilhonante das partículas mais elementares. Era também mais denso do que o ferro e tão opaco que nenhuma luz conseguiria penetrá-lo.

Outro dado apontado pelas pesquisas realizadas leva à cifra de aproximadamente 500 mil anos, em média, do resfriamento universal acelerado. Supõe-se que as partículas elementares, ao se fundirem formando hidrogênio e hélio, formaram imensos bolsões de gás que poderiam ter sido causados por pequenas alterações da gravidade, resultando assim em protogaláxias que teriam originado estrelas entre 1 e 2 bilhões de anos após o Big Bang.
A evolução estelar aponta para as gigantes vermelhas e supernovas, que durante a sua vida, geraram o carbono e demais átomos. Todos os elementos, presume-se, seriam espalhados no meio interestelar a partir das supernovas; uma data limítrofe para esses eventos estaria em torno de 1,1 bilhão de anos após a explosão inicial.
As supernovas semearam nas galáxias a matéria-prima para posteriores nascimentos de estrelas.