A teoria do Big Bang.
Autor: Edineia | Publicado: 2011-10-24T03:42:00-07:00


O&nbsp;Big Bang&nbsp;é a&nbsp;teoria&nbsp;cosmológica&nbsp;dominante do desenvolvimento inicial do&nbsp;universo&nbsp;(ver também:&nbsp;Big Bang Frio). Os&nbsp;cosmólogos&nbsp;usam o termo "Big Bang" para se referir à ideia de que o universo estava originalmente muito quente e denso em algum&nbsp;tempo&nbsp;finito no passado e, desde então tem se resfriado pela&nbsp;expansão&nbsp;ao estado diluído atual e continua em expansão atualmente. A teoria é sustentada por explicações mais completas e precisas a partir de&nbsp;evidências científicas&nbsp;disponíveis e da&nbsp;observação.[1][2]&nbsp;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.[3][4]Georges Lemaître&nbsp;propôs o que ficou conhecido como a teoria Big Bang da origem do Universo, embora ele tenha chamado como "hipótese&nbsp;do&nbsp;átomoprimordial". O quadro para o modelo se baseia na&nbsp;teoria da relatividade&nbsp;de&nbsp;Albert Einstein&nbsp;e hipóteses simplificadoras (como&nbsp;homogeneidade&nbsp;e&nbsp;isotropiado&nbsp;espaço). As equações principais foram formuladas por&nbsp;Alexander Friedmann. Depois&nbsp;Edwin Hubble&nbsp;descobriu em&nbsp;1929&nbsp;que as distâncias de galáxias distantes eram geralmente proporcionais aos seus&nbsp;desvios para o vermelho, como sugerido por Lemaître em&nbsp;1927. Esta observação foi feita para indicar que todas as galáxias muito distantes e&nbsp;aglomerado de galáxias&nbsp;têm uma&nbsp;velocidade&nbsp;aparente diretamente para fora do nosso ponto de vista: quanto mais distante, maior a velocidade aparente.[5]&nbsp;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&nbsp;densidades&nbsp;e&nbsp;temperaturas&nbsp;extremas,[6][7][8]&nbsp;e grandesaceleradores de partículas&nbsp;têm sido construídos para experimentar e testar tais condições, resultando em significativa confirmação da&nbsp;teoria, mas estes aceleradores têm capacidades limitadas para investigar em tais&nbsp;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&nbsp;cosmos&nbsp;se aproximam das previsões calculadas para a formação destes elementos de processos nucleares na expansão rápida e&nbsp;arrefecimento&nbsp;dos minutos iniciais do Universo, como lógica e quantitativamente detalhado de acordo com a&nbsp;nucleossíntese do Big Bang.Fred Hoyle&nbsp;é creditado como o criador do termo&nbsp;Big Bang&nbsp;durante uma&nbsp;transmissão&nbsp;de&nbsp;rádio&nbsp;de&nbsp;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.[9][10][11]&nbsp;Hoyle mais tarde ajudou consideravelmente no esforço de compreender a&nbsp;nucleossíntese estelar, a via nuclear para a construção de alguns elementos mais pesados até os mais leves. Após a descoberta da&nbsp;radiação cósmica de fundo&nbsp;em&nbsp;1964, e especialmente quando seu espectro (ou seja, a quantidade de radiação medida em cada comprimento de onda) traçou uma curva de&nbsp;corpo negro, muitos cientistas ficaram razoavelmente convencidos pelas evidências de que alguns dos cenários propostos pela teoria do Big Bang devem ter ocorrido.De acordo com o modelo do Big Bang, oUniverso&nbsp;se expandiu a partir de um estado extremamente denso e quente e continua a se expandir atualmente. Uma analogia comum explica que o&nbsp;espaço&nbsp;está se expandindo, levandogaláxias&nbsp;com ele, como passas em um naco de pão a aumentar. O esquema gráfico superior é um conceito artístico que ilustra a expansão de uma parte de um Universo plano.



HistóriaEm 1927, o&nbsp;padre&nbsp;e&nbsp;cosmólogo&nbsp;belga&nbsp;Georges Lemaître&nbsp;(1894-1966) derivou independentemente as&nbsp;equações de Friedmann&nbsp;a partir das&nbsp;equações de campo de Einstein&nbsp;e propôs que os desvios espectrais observados em nebulosas se deviam a expansão do universo, que por sua vez seria o resultado da "explosão" de um "átomo primordial".Em 1929, Edwin Hubble forneceu base observacional para a teoria de Lemaitre ao medir um desvio para o vermelho no espectro ("redshift") de galáxias distantes e verificar que este era proporcional às suas distâncias.[5]&nbsp;o que ficou conhecido como&nbsp;Lei de Hubble-Homason.
A grande explosão térmicaO Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) é um sistema de sensoreamento térmico da energia remanescente de fundo, ou ruído térmico de fundo do Universo conhecido. Esta imagem é um mapeamento em&nbsp;microondas&nbsp;do Universo conhecido cuja energia que chega ao sistema está reverberando desde 379000 anos depois do Big-bang, há 13 bilhões de anos (presume-se). A&nbsp;temperatura&nbsp;está dividida entre nuances que vêm do mais frio ao mais morno, do&nbsp;azulao&nbsp;vermelho&nbsp;respectivamente, sendo o mais&nbsp;frio, a matéria ou o&nbsp;"éter", onde a energia térmica de fundo está mais fria, demonstrando regiões mais antigas. A comparação, feita pelo autor da imagem, é como se tivéssemos tirado umafotografia&nbsp;de uma pessoa de oitenta anos, mas, no dia de seu nascimento.O Big Bang, ou grande explosão, também conhecido como&nbsp;modelo da grande explosão térmica, parte do princípio de&nbsp;Friedmann, onde, enquanto o&nbsp;Universo&nbsp;se expande, a radiação contida e a matéria se esfriam. Para entender a teoria do Big Bang, deve-se em primeiro lugar entender a expansão do Universo, de um ponto A para um ponto B, assim, podemos, a partir deste momento retroceder no&nbsp;espaço, portanto notempo, até o Big Bang.[]Temperatura e expansãoComo a&nbsp;temperatura&nbsp;é a medida da&nbsp;energia&nbsp;média das&nbsp;partículas, e esta é proporcional à&nbsp;matéria&nbsp;do universo, de uma forma simplificada, ao dobrar o tamanho do universo, sua temperatura média cairá pela metade. Isto é, ao reduzir o tecido universal, portanto aumentando suadensidade, aquela dobrará; podemos ter um ponto de partida de temperatura máxima, e&nbsp;massa&nbsp;concentrada numa&nbsp;singularidade, que nos dará o tempo aproximado do início da aceleração da expansão do tecido universal, e sua gradual e constante desaceleração térmica. Para entender este processo, há que se usar um exemplo prático, a visão deve ser&nbsp;quadridimensional. Como os&nbsp;sentidos&nbsp;humanos&nbsp;somente percebem o espaço&nbsp;tridimensional&nbsp;(Coordenadas x,y,z), ilustrando a partir de um modelo em três dimensões fica mais compreensível, pois o tempo estaria numa&nbsp;coordenada "d", o que dificulta ao leitor comum a compreensão da evolução do tempo e espaço simultaneamente.As estrelas ou corpos celestes marcados com círculos são os mais distantes, logo os mais antigos já observados pelos humanos. A coloração avermelhada é devida ao&nbsp;efeito Doppler. Quando um corpo se afasta deu um supostocentro, mais a sua imagem desvia para o vermelho, e quando se aproxima, ao contrário o desvio é para o azul. Como o afastamento é quase para o vermelho de tonalidade mais escura, isto indica que se dá em altíssimas velocidades, (suas distâncias estão beirando os treze bilhões deanos-luz), algo bastante próximo do Big-bang. Estas formações indicam um Universo infantil, onde as grandes galáxias (presumivelmente) ainda não se haviam formado.Imaginemos uma bolha de sabão, suponhamos que esta&nbsp;bolha&nbsp;seja preenchida por um&nbsp;fluido, deixemos o fluido de lado e concentremo-nos na&nbsp;superfície&nbsp;propriamente dita da bolha. Esta no início é um ponto de água com sabão, por algum motivo desconhecido, que não importa, começa a aumentar através da inserção de um&nbsp;gás, tomando a forma&nbsp;esférica. Observemos que, na medida em que o ar penetra preenchendo o interior da bolha de sabão (a exemplo de uma bexiga), começa a haver a expansão&nbsp;volumétrica&nbsp;do objeto. Nos concentremos nodiâmetro&nbsp;da bolha e na espessura da parede. Verificaremos que, à medida que seu diâmetro aumenta, a espessura diminui, ficando mais e mais tênue, pois a&nbsp;matéria&nbsp;está sedesconcentrando&nbsp;e se&nbsp;espalhando&nbsp;em todas as direções. De uma maneira simplificada, podemos afirmar que o aumento do diâmetro da bolha é ouniverso em expansão, o aumento da área da superfície é a diminuição da densidade material, a redução da espessura da parede é a constante térmica que diminui à medida que o universo se expande.
Modelo quadridimensionalNo modelo quadridimensional, não existe a fronteira, ou a parede; o conceito é volumétrico no domínio tempo, portanto, só visualizável através de cálculo. Porém pode-se tentar mostrar algo sobre a quarta dimensão, basta um pouco de imaginação e uma boa dose de visualização tridimensional.Embora não se deva imaginar a expansão Universo como uma bolha crescendo vista do lado de fora, (O lado de fora não existe, a matéria e o tempo tiveram seu início a partir do ponto zero), esta é uma das poucas maneiras de se tentar vislumbrar um espaço quadridimensional do Universo em expansão (Não se deve também assumir uma visão antropocêntrica). Ao centro, está representada em amarelo aVia Láctea, os círculos coloridos excêntricos são todos os&nbsp;corpos celestesse afastando, azul para frente e vermelho para trás devido ao efeito Doppler, as esferas sem cor representam a posição real dos astros.Para que entendamos um objeto tridimensional em visualização bidimensional, temos que desenhá-lo de forma que enxerguemos uma parte de cada vez. Imagine o mesmo exemplo da bolha, agora vista em duas dimensões, temos&nbsp;largura&nbsp;e&nbsp;profundidade, mas não temos noção da dimensão&nbsp;altura. Para que possamos representá-la e entendê-la, precisaremos fazer diversos desenhos no domínio da&nbsp;Altura, iniciando na parte mais baixa e assim por diante, representando círculos que, se vistos bidimensionalmente sobrepostos, apresentarão um&nbsp;círculo&nbsp;dentro do outro, (semelhantes aos&nbsp;mapas topográficos). Porém, devidas limitações no desenho, a primeira impressão que teremos (se não soubermos que é uma esfera) não será de uma esfera, e sim de&nbsp;meia esfera.Para a representação tridimensional, os eixos&nbsp;(x,y,z), e&nbsp;o eixo&nbsp;tempo&nbsp;(t)&nbsp;inserido, (isto é, em quatro dimensões, porém representada em três), a analogia é semelhante, poderemos vislumbrar a&nbsp;meia esfera&nbsp;de acordo com nossas observações e medições, aoutra metade&nbsp;somente poderemos teorizar.Podemos inclusive usar a mesma esfera, porém , em vez de olharmos um círculo dentro de outro, representando a imagem&nbsp;topográfica, imaginemos uma esfera dentro de outra, maior e maior, como se o fotografássemos em momentos em que estivesse inflando , assim temos uma visão quadridimensional num universo tridimensional, onde a superfície da esfera, aumentando a cada passar de tempo, seria a expansão quadridimensional do Universo. Esta visão não deve ser encarada como antropocêntrica, pois&nbsp;de qualquer ponto do espaço vemos o Universo se expandindo em todas as direções, ou seja, sempre nos parecerá estarmos no centro, não importa de qual ponto estejamos observando. Portanto, devemos&nbsp;imaginar, não estando no centro da esfera, mas num ponto onde absolutamente tudo se afasta em todas as direções, embora os nossos sentidos nos digam estarmos no centro.
O início da teoria da grande explosãoConforme descrito no início do artigo,&nbsp;em 1927, o padre e cosmólogo belga&nbsp;Georges Lemaître&nbsp;(1894-1966), derivou independentemente as equações de Friedmann a partir das equações de Einstein e propôs que os desvios espectrais observados em nebulosas se deviam a expansão do universo, que por sua vez seria o resultado da "explosão" de um "átomo primordial".&nbsp;A teoria do Big Bang,&nbsp;grande explosão, tornou-se a explicação da expansão do universo desde suas origens, no&nbsp;tempo, (arbitrando-se o conceito de que o&nbsp;tempo teve uma origem).Segundo essa teoria, o&nbsp;universo&nbsp;surgiu há pelo menos 13,7 bilhões de anos, a partir de um estado inicial de&nbsp;temperatura&nbsp;e&nbsp;densidade&nbsp;altamente elevadas. Embora essa explicação tenha sido proposta na década de&nbsp;1920, sua versão atual é da década de&nbsp;1940&nbsp;e deve-se sobretudo ao grupo de&nbsp;George Gamow&nbsp;que deduziu que o Universo teria surgido após uma grande explosão resultante da compressão de energia.
Edwin HubbleVoltando no tempo…, no início do século XX, a&nbsp;Astronomia&nbsp;desviou sua atenção das&nbsp;estrelas&nbsp;e dos&nbsp;planetas. Nos últimos oitenta anos a&nbsp;Cosmologia&nbsp;se voltou para as&nbsp;galáxias&nbsp;e espaço exterior. Um dos muitos responsáveis por esta mudança de perspectiva foi&nbsp;Edwin Hubble, do&nbsp;Observatório Monte Wilson. Em&nbsp;1924, foram publicadas fotografias provando que as manchas de&nbsp;luz difusas&nbsp;e distantes, chamadas de&nbsp;Nebulosas, (este nome devido à crença de que se tratava de massas informes de&nbsp;gás&nbsp;e poeira), na verdade eram gigantescos sistemas de aglomerados de estrelas, semelhantes à&nbsp;Via Láctea.
Os movimentos galácticos e a&nbsp;Lei de Hubble-HomasonHubble dedicou-se ao estudo das galáxias, medindo suas distâncias, localizando sua distribuição no espaço e analisando seus movimentos.Com o passar do tempo, notou-se que aqueles movimentos não eram ao acaso, como o deslocamento das&nbsp;moléculas&nbsp;de um gás na&nbsp;termodinâmica, porém obedecem a uma&nbsp;trajetória&nbsp;centrífuga. Cada galáxia distante afasta-se da Via Láctea numa&nbsp;velocidade&nbsp;proporcional à distância em que se encontra desta, quanto maior a distância, maior a velocidade.Hubble e seu colega&nbsp;Milton L. Homason&nbsp;pesquisaram para descobrir a proporção dos&nbsp;movimentos&nbsp;e sua&nbsp;aceleração, deduzindo uma&nbsp;equação&nbsp;conhecida como&nbsp;Lei de Hubble-Homason&nbsp;em que:Vm=16r, onde&nbsp;Vm&nbsp;é a velocidade de afastamento da galáxia, dada em quilômetros por segundo, e&nbsp;r&nbsp;expressa a distância entre a&nbsp;Terra&nbsp;e a&nbsp;galáxia&nbsp;em estudo, dada em unidades de milhões de anos luz, e, segundo esta, se uma galáxia estiver situada a cem milhões de anos luz, esta se afasta a 1600&nbsp;quilômetros&nbsp;por segundo.Aparentemente, o&nbsp;Universo&nbsp;está se expandindo em torno de nós, novamente é afirmado que isto não deve ser encarado como&nbsp;antropocentrismo, pois todos os pontos do universo estão se afastando relativamente uns aos outros simultaneamente, conforme já explicado. A observação, feita em&nbsp;1929&nbsp;por Hubble, significa que no início do&nbsp;tempo-espaço&nbsp;a matéria estaria de tal forma compactada que os objetos estariam muito mais próximos uns dos outros.Mais tarde, observou-se em simulações que de fato exista aparentemente a confirmação de que entre dez a vinte bilhões de anos atrás toda a matéria estava exatamente no mesmo lugar, portanto, a densidade do Universo seria infinita.As observações em modelos e as conjecturas dos cientistas apontam para a direção em que o Universo foi infinitesimalmente minúsculo, e infinitamente denso. Nessas condições, as leis convencionais da&nbsp;física&nbsp;não podem ser aplicadas, pois quando se tem a dimensão nula e a&nbsp;massa&nbsp;infinita, qualquer evento antes desta singularidade não pode afetar o tempo atual, pois ao iniciar o universo, expandindo a massa e ao mesmo tempo se desenvolvendo em todas as direções, indica que o tempo também esteve nesta singularidade, logo o tempo era nulo.Gamow, a explosão e a teoria da expansãoSegundo Gamow, na expansão do universo a partir de seu estado inicial de alta&nbsp;compressão, numa&nbsp;explosão&nbsp;repentina, o resultado foi uma violentíssima redução de&nbsp;densidade&nbsp;e&nbsp;temperatura; após este ímpeto inicial, a&nbsp;matéria&nbsp;passou a predominar sobre a&nbsp;antimatéria.Ainda segundo Gamow toda a matéria existente hoje no universo encontrava-se concentrada no chamado&nbsp;"átomo inicial", ou&nbsp;"ovo cósmico", e que uma incalculável quantidade de energia, depois de intensamente comprimida, repentinamente explodiu, formando ao avançar do tempo&nbsp;gases,&nbsp;estrelas&nbsp;e&nbsp;planetas.A temperatura média do universo diminui à medida que se expande. Alguns autores afirmam que a partir de um determinado momento, quando universo for totalmente resfriado, ele vai começar a diminuir de tamanho novamente, voltando a sua primeira forma, do átomo inicial.
O paradoxo do tempoSe o tempo iniciou numa grande explosão, juntamente com o espaço e com a matéria-energia no Universo mutável, num Universo imutável um começo no tempo é necessário se impor para que se possa ter uma visão dinâmica do processo da criação inicial (não confundir com&nbsp;Criação Teológica), esta se deu tanto numa maneira de se ver o início da dualidade tempo matéria, quanto em outra. Partindo-se da premissa de que o Universo é mutável no domínio do tempo, pois de outra forma não se consegue observar a expansão deste, deve haver razões físicas para que o Universo realmente tivesse um começo, pois não se consegue imaginar a existência de um universo antes do Big Bang, e se não existia nada antes, o que fez o desequilíbrio da singularidade que acabou criando um Universo caótico e em mutação? Voltando-se no tempo e espaço, chega-se que desde o começo, o Universo se expande de acordo com leis bastante regulares. É portanto razoável que estas se mantenham durante e&nbsp;antes&nbsp;da grande explosão, logo na singularidade está a chave para se descobrir como houve o momento de&nbsp;aceleração&nbsp;inicial nos eventos iniciais do Universo atual.Existe uma outra teoria, entre muitas que, antes do big bang, houve outro universo, idêntico ao atual onde as galáxias ao invés de se afastarem, se aproximariam (O dia em que o universo quicou -Gravitação quântica em laços).De facto tem-se apenas que, com os conhecimentos que detêm-se hoje acerca da matéria e energia, é possível delinear com razoável precisão os processos associados ao Big Bang que ocorreramapós&nbsp;um dado tempo contado a partir do "tempo zero", o que implica dizer que, para os processos anteriores a este tempo limite, entra-se em um campo muito mais especulativo do que propriamente científico. O que se conhece acerca do Big Bang é descrito como processos ocorrendo&nbsp;no&nbsp;espaço-tempo. Considerações acerca deste ter sido criado no instante zero ou existir antes, acerca da existência de outro universo com características distintas das encontradas no universo que nos abriga, ou qualquer outra afirmação relativa ao que ocorre antes deste tempo limite definido pela nossa compreensão factual transcendem assim - até a presente data - os limites científicos e o paradigma&nbsp;científicamente&nbsp;aceito acerca do Big Bang. A pergunta sobre o que ocorreu antes deste tempo limite é contudo certamente pertinente à teoria. O&nbsp;Grande Colisor de Hádrons&nbsp;(LHC) construído na&nbsp;europa&nbsp;traz consigo a esperanças de, em breve, poder-se compreender&nbsp;de facto&nbsp;o comportamento da matéria-energia, e por tal do espaço-tempo, em densidades tão altas quanto as esperadas para antes deste tempo limite - geralmente aceito pela maioria como próximo ao denominado&nbsp;tempo de planck.Embora muitas vezes apoiadas em sólidas bases matemáticas, considerações antes apresentadas estendem-se assim para todas as teorias - ainda não&nbsp;científicas&nbsp;justo pela ausência de fatos - que afirmam conhecimento acerca do que ocorreu antes deste tempo limite, entre as quais destacam-se certamente a&nbsp;teoria das cordas, teoria que propõe a existência de&nbsp;multiversos&nbsp;e de onze dimensões - ao invés de apenas as quatro do espaço-tempo - e as teorias do&nbsp;Big Bang Frio; e do&nbsp;Big Crunch&nbsp;e do&nbsp;Universo oscilante.
A formação dos primeiros átomosRadiação de Fundo resultante do Big Bang.A&nbsp;nucleossíntese&nbsp;foi a formação inicial dos primeiros núcleos atômicos elementares (hidrogênio&nbsp;e&nbsp;hélio). Ela ocorreu porque a atuação daForça Nuclear Forte&nbsp;acabou atraindo prótons e nêutrons que se comprimiram em núcleos primitivos. Sabe-se que esta&nbsp;força nuclear&nbsp;forte só é eficaz em distâncias da ordem de 10-13&nbsp;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 ouniverso&nbsp;primitivo, pois sabe-se que&nbsp;a densidade de energia em forma de matéria&nbsp;passou, a partir daquele momento,&nbsp;a ser maior do que a densidade em forma de radiação. Isso se deu em torno de 10 mil anos após o&nbsp;impulso inicial.Com a queda da temperatura universal, os&nbsp;núcleos atômicos&nbsp;de hidrogênio, hélio e&nbsp;lítio&nbsp;recém-formados se ligaram aos&nbsp;elétrons, formando assim&nbsp;átomos&nbsp;completos desses elementos. Presume-se que isso se deu em torno de 300 mil anos após o chamado&nbsp;marco zero. A temperatura universal estava então em torno de 3.000 K.O processo, ou a&nbsp;era da formação atômica, segundo alguns pesquisadores, durou cerca de um milhão de anos aproximadamente. À medida que se expandia a matéria, a&nbsp;radiação&nbsp;que permeava o meio se expandia simultaneamente pelo&nbsp;espaço, porém em velocidade muito maior, ultrapassando a primeira. Daquela energia irradiada sobraram alguns resquícios em forma de&nbsp;micro-ondas, que foram detectadas em&nbsp;1965&nbsp;porArno A. Penzias&nbsp;e&nbsp;Robert W. Wilson, tendo sido chamada de&nbsp;radiação de fundo. O "som" característico da radiação propagada é semelhante ao&nbsp;ruído térmico, ou seja, um silvo branco (ruído branco contendo todas as frequências), contínuo, linear igual ao ruído que se ouve num receptor de&nbsp;televisão, ou de receptores de frequência modulada quando estão fora de&nbsp;sintonia. O&nbsp;som característico&nbsp;é um&nbsp;"sssssss"&nbsp;constante, ou um ruído de&nbsp;cachoeira.O&nbsp;satélite&nbsp;COBE, em&nbsp;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&nbsp;mm de diâmetro, se expandiria para cerca de 2 mil vezes o tamanho do nosso&nbsp;sol.Antes de completar um segundo de idade, o Universo estava na era da formação dos&nbsp;prótons&nbsp;e&nbsp;nêutrons. Os nêutrons tendem a decair espontaneamente em prótons, porém prótons recém formados pelo decaimento não decaem. Devido a experimentos em&nbsp;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&nbsp;estrelas&nbsp;entre 1 e 2 bilhões de anos após o Big Bang.A evolução estelar aponta para as&nbsp;gigantes vermelhas&nbsp;e&nbsp;supernovas, que durante a sua&nbsp;vida, geraram o&nbsp;carbono&nbsp;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.
Os dois pré-supostosA Teoria do Big Bang baseia-se em dois pré-supostos: o primeiro é a&nbsp;Teoria da Relatividade Geral&nbsp;de&nbsp;Albert Einstein, que explica a&nbsp;interação gravitacional&nbsp;da matéria; o segundo pressuposto é o conhecido&nbsp;princípio cosmológico, que diz que o aspecto do universo independe da posição do observador (não há um ponto de observação privilegiado — o universo é isotrópico) e da direção em que ele olhe (o universo apresenta o mesmo aspecto não importando a direção em que se o olhe — o universo é homogêneo).
A unificação das origensDa&nbsp;teoria da gravidade de Newton&nbsp;sabe-se que a força gravitacional entre dois corpos depende somente de suas massas e não da matéria de que são constituídos. A teoria geral da relatividade descreve a estrutura do universo e a força da gravidade, isto é, o macro-universo ou as interações do trinômio energia-tempo-matéria, no qual as massas são mais importantes* que as cargas. A mecânica quântica descreve o micro-universo e as interações também do trinômio energia-tempo-matéria, no qual as massas são menos **relevantes que as cargas, embora tratem da mesma natureza, obviamente diferenciando-se o tamanho. As interações, em muitos aspectos, são idênticas às teorias, porém estas são incompatíveis e não se completam. Portanto, falta a chave que teoricamente as une, pois não podem estar ao mesmo tempo corretas e erradas.Portanto, pode-se deparar com muitas teorias a respeito do início do universo, mas por enquanto apenas uma trata do seu início, ou seja, a teoria do Big-Bang — é a que une as duas teorias de macro e micro-universo.A questão da relevância é discutível. Acredita-se que o termo mais correto seria ênfase devido às comparações entre os tamanhos e das interações no cosmo.


As massas, as ondas e as leis da física na singularidadeUma dúvida ainda persistente para os astrofísicos é quanto à natureza da matéria e as distorções que ocorrem nas leis que a regem quando ela começa a ser comprimida ao cair em objetos densíssimos.Os&nbsp;buracos negros&nbsp;são, por natureza, um exercício de abstração intelectual. Não há como saber se as leis da natureza se aplicam em condições tão extremas de compressão gravitacional e distorção do espaço-tempo. Na prática, é impossível criar as condições dos efeitos gravitacionais de um objeto tão denso na Terra; porém, já existem métodos pelos quais é possível a simulação dos efeitos de forma virtual, ou seja, em sistemas de ensaio operados por poderosos supercomputadores.Mesmo com simulações e construção de objetos densíssimos em ambiente virtual, restam questões quanto à possibilidade de compressão de massa cujo volume aplicado é nulo e a densidade infinita — a isso se dá o nome de&nbsp;singularidade de Schwarzschild.Einstein acreditava que o aumento da intensidade da gravidade cria uma distorção que retarda a percepção temporal. Noutras palavras, objetos muito densos, como buracos negros ou estrelas de nêutrons, retardam o tempo devido aos efeitos gravitacionais. Se fosse possível observar a queda de objetos num buraco negro, presume-se que se veria um objeto mover-se cada vez mais devagar, ao contrário do que poderia naturalmente supor, pois à medida que este se aproxima da singularidade, a distorção temporal agiria de tal forma que não o veríamos parar. Segundo Einstein, há o desvio para o vermelho e este também é dependente da intensidade gravitacional. Se se analisar sob o ponto de vista corpuscular, imaginando-se que a luz é um pacote quântico com massa e que esta partícula ocupa um determinado lugar no espaço, e está acelerada energeticamente (isto é, vibrando), a oscilação gera o comprimento de onda de luz, que se propaga como frente de onda em espaço livre. Longe de campo gravitacional intenso, a frequência emitida tende para o azul. Na medida em que o campo gravitacional começa a agir sobre a partícula, esta começará a se movimentar, ou vibrar, com menos intensidade, logo sua emissão desviará para o vermelho, pois a oscilação foi retardada. Nesse ponto, a análise funde a dualidade matéria-energia. Sabe-se que não é possível analisar a partícula como matéria e energia ao mesmo tempo: ou se considera o ponto de vista vibratório ou o corpuscular. Porém, próximo à singularidade, temos que fazer este exercício de raciocínio, pois a atração gravitacional é tão forte que pode fazer parar o movimento oscilatório, e ao mesmo tempo atrair o objeto para si. Portanto, qualquer que seja o&nbsp;ângulo&nbsp;de observação, a gravidade prende a radiação em si mesma. Logo, a conclusão é que não se pode observar absolutamente nada o que ocorre dentro do raio de Schwarzschild, ou singularidade.Como antes do Big-Bang o Universo era uma singularidade, presume-se que o tempo então não existia, pois se objetos densos tendem a retardar o tempo, logo quando se tem matéria infinita em espaço nulo a singularidade é tal que o tempo para.
Novas PossibilidadesEste é o conceito artístico da expansão do Universo, onde o espaço (incluindo hipotéticas partes não observáveis do Universo) é representado em cada momento, em seções circulares. O esquema é decorado com imagens do satéliteWMAP.Apesar de ser uma tendência da cosmologia investir num princípio, devemos considerar que o argumento que endossa a teoria do Big Bang é uma expansão do universo que pode ser observada. No entanto, essa dilatação pode ser um fenômeno regional, existente apenas nos limites do&nbsp;universo observável&nbsp;ou no alcance do atual&nbsp;telescópio Espacial Hubble. Diante disso, existe a possibilidade desse fenômeno não atender todo o universo. Nesse caso, o que até hoje foi observado seria somente um processo de dilatação regional de causa ainda desconhecida,e somente o desenvolvimento de telescópios de maior alcance e resolução poderiam confirmá-lo.Não aceitar a constante de afastamento das galáxias mais distantes como uma verdade absoluta, implica endossar outras teorias que melhor se identificariam com o efeito sonda encontrado na informação de luz emitida de fontes muito distantes. A observação da propagação no meio inter-espacial da energia eletromagnética de supernovas, (verdadeiros&nbsp;tsunamis&nbsp;de energia que constantemente varrem o espaço), com a nova tecnologia dos futuros telescópios e radiotelescópios espaciais, brevemente poderá identificar e esclarecer muitas dúvidas sobre o comportamento da luz através da matéria escura. Independente disso, e embora ainda não possa ser confirmado com as imagens de fundo provindas dos limites de observação, habitar e observar apenas parte de um hipotético universo que se desloca linearmente, e, em paralelo com velocidade acelerada, seria uma dessas teorias que atendem a região que esta sendo mapeada. Essa teoria estima que estaríamos em meio a um universo acelerado em paralelo, e cujo efeito retardado da informação da luz que nos chega só seria permitido observar as ondas luminosas com desvio do espectro para o vermelho.Em linguagem&nbsp;matemática, o ponto de vista das informações "emitidas e recebidas" entre duas&nbsp;partículas&nbsp;que se movem com velocidades próximas à da luz e em&nbsp;paralelo&nbsp;poderiam melhor explicar o fenômeno da expansão.
Formação em partículasA teoria mais aceita para a origem do universo propõe que ele seja o resultado duma grande explosão, logo após a qual a matéria estava extremamente densa, comprimida e quente. Essa matéria primordial era composta, principalmente, de partículas elementares, como quarks e elétrons. À medida que ela ia se expandindo e esfriando, os quarks se uniam formando partículas maiores chamadas hádrons, os quais podem conter 3 quarks (bárions) ou 2 quarks (mésons). Os prótons e nêutrons formados (que são bárions) se agrupavam em núcleos e os elétrons eram capturados em órbitas em torno dos núcleos, formando átomos.Os núcleos maiores e mais pesados foram criados no interior de estrelas, as quais por sua vez se formaram pela aglomeração de grandes quantidades da matéria primordial. Algumas dessas estrelas ejetaram parte de sua massa para o espaço interestelar, levando à formação de estrelas menores, planetas, nebulosas etc. As substâncias químicas foram criadas pela aglomeração dos átomos em moléculas e, finalmente, os seres vivos originaram-se do agrupamento de vários tipos de moléculas em estruturas complexas.
ControvérsiasA teoria do Big Bang não é um acontecimento igual a uma&nbsp;explosão&nbsp;da forma que conhecemos; embora o&nbsp;universo observável&nbsp;com a ajuda das lentes dos modernos telescópios espaciais ainda descreva um resultado de uma explosão (uma fuga cósmica), há quem levante dúvidas se realmente houve algo que explodiu ou se foi uma explosão a causa dessa dilatação observada.Alguns afirmam que o termo "Big Bang" é utilizado como uma aproximação para designar aquilo que também se costuma chamar de "Modelo Cosmológico Padrão". Este consiste numa aplicação daRelatividade Geral&nbsp;ao&nbsp;Universo&nbsp;como um todo. Isso é feito, em um primeiro momento, assumindo-se que o universo é&nbsp;homogêneo&nbsp;e&nbsp;isotrópico&nbsp;em larga escala. Em um segundo momento se introduzem flutuações de&nbsp;densidade&nbsp;no modelo e estuda-se a evolução destas até a formação de&nbsp;galáxias.O modelo cosmológico padrão é extremamente bem testado experimentalmente e possibilitou a previsão da&nbsp;radiação cósmica de fundo&nbsp;e da razão entre as abundâncias de&nbsp;hidrogênio&nbsp;e&nbsp;hélio.Os dados observacionais atualmente são suficientemente bons para se saber como é a&nbsp;geometria&nbsp;do universo.Se for imaginado um&nbsp;triângulo, com lados maiores do que milhares de vezes o raio de uma galáxia observável qualquer, poder-se-á saber da validade do&nbsp;teorema de Pitágoras&nbsp;pela observação direta. Porém, não se tem idéia de qual é a topologia do universo em larga escala atualmente. Ou, é sabido se ele é infinito ou finito no espaço. O termo Big Bang também designa o instante inicial (singular) no qual o fator de escala (que caracteriza como crescem as distâncias com a expansão) tende a zero.Alguns afirmam que as equações da Relatividade Geral falham no instante&nbsp;0&nbsp;(pois é uma singularidade). Eventos como o&nbsp;big bang&nbsp;simplesmente não estão definidos. Portanto acreditam alguns que, segundo Relatividade Geral, não faz sentido se referir a eventos antes do Big Bang. Sabe-se que as condições físicas do universo muito jovem estão fora do domínio de validade da Relatividade Geral devido à densidade ambiental e não se espera que as respostas sejam corretas na situação de densidade infinita e tempo zero.Em abril de&nbsp;2011, utilizando uma&nbsp;incerteza de Heisenberg&nbsp;persistente, relacionada à posição primordial de uma origem&nbsp;comóvel, um físico brasileiro publicou uma solução para as equações de campo de Einstein, dentro do contexto cosmológico, fornecendo uma temperatura de&nbsp;zero absoluto&nbsp;para o universo primordial: "On the Cold Big bang Cosmology".[12]&nbsp;Em junho de&nbsp;2011&nbsp;é publicada uma demonstração onde a&nbsp;incerteza de Heisenberg&nbsp;persistente que leva uma temperatura de&nbsp;zero absoluto&nbsp;para o universo primordial advém de um critério de quantização para a energia.[13]