O UNIVERSO COMO UM TODO

Apesar de fortes restrições, o homem teve aos poucos que abandonar a noção de que tinha qualquer posição central no Universo, e no começo deste século reconheceu que vivemos num planeta nada excepcional, em torno de uma estrela nada excepcional, localizada quase na extremidade de uma galáxia normal. Esta galáxia faz parte de um grupo de galáxias, o Grupo Local, localizado na periferia de um grande aglomerado de galáxias. Mesmo este cúmulo, é pequeno em relação aos grandes cúmulos de galáxias que podemos observar em outras partes do Universo. Nossa localização no Universo é portanto insignificante.

Aglomerado de Galáxias de Virgem

O Paradoxo de Olbers: O enigma da escuridão da noite

Uma das constatações mais simples que podemos fazer é que o céu é escuro, à noite. É estranho que esse fato que à primeira vista parece tão compreensível para qualquer pessoa, tenha dado tanto o que pensar durante tanto tempo.

Aparentemente a primeira pessoa que reconheceu as implicações cosmológicas da escuridão noturna foi Johannes Kepler, em 1610. A questão foi retomada por Edmund Halley no século XVIII e pelo médico e astrônomo Heinrich Wilhelm Mattäus Olbers em 1826, quando passou a ser conhecida como paradoxo de Olbers. Olbers também descobriu os dois planetas menores Palas (1802) e Vesta (1807).

O céu deveria ser tão brilhante quanto a superfície de uma estrela média, pois estaria completamente coberto delas. Mas obviamente não é isso que vemos.

Como o universo tem uma idade finita, e a luz tem uma velocidade finita, a luz das estrelas mais distantes ainda não teve tempo de chegar até nós. Portanto, o universo que enxergamos é limitado no espaço, por ser finito no tempo. A escuridão da noite é uma prova de que o universo teve um início.

Raios Cósmicos

O físico austríaco Victor Franz Hess descobriu em 1911-1912 que partículas carregadas, principalmente prótons, chamadas de raios cósmicos altamente energéticas, atingiam a Terra vindas do espaço, e eram produzidas de alguma forma pelos processos mais energéticos no Universo, com energias trilhões de vezes maiores do que se pode obter em nossos laboratórios, e mesmo muito maiores do que as estrelas podem gerar. As partículas que constituem os ventos estelares, que dão origem às auroras na Terra, têm energia muito menor do que os raios cósmicos. Na verdade a origem dos raios cósmicos ainda não é conhecida. Hess, que fez medidas em balões que alcançaram 5.000 metros de altura, recebeu o prêmio Nobel de 1936 por sua descoberta.

O Universo em Grande Escala

Em 1929 Hubble, observando o deslocamento para o vermelho nas linhas espectrais das galáxias observadas por Milton La Salle Humason, e medindo ele próprio suas distâncias, concluiu que as galáxias estavam se afastando com velocidades proporcionais à sua distância, isto é, quanto mais distante a galáxia, maior sua velocidade de afastamento. Hubble publicou seus resultados para 24 galáxias em 1929, e dois anos mais tarde, junto com Humason, estendeu seus resultados por um fator de 18 em distância. Isso constituiu a primeira evidência para a expansão do Universo, já predita pelo russo Alexander Friedmann em 1922, e pelo belga Georges-Henri Édouard Lemaître em 1927.

Em 1950, Fred Hoyle sugeriu pejorativamente o nome "Big Bang" para o evento de início do Universo, quando iniciou-se a expansão. O que produziu o Big Bang é provavelmente uma pergunta que nunca poderemos responder, mas Edward P. Tryon propôs em 1960 que o Big Bang ocorreu por uma flutuação quântica do vácuo. Já qual será o destino do Universo tem duas possibilidades:

1) o Universo se expandirá para sempre, ou

2) a expansão parará e haverá novo colapso ao estado denso. O Universo colapsará novamente somente se a atração gravitacional da matéria for grande o suficiente para parar a expansão. Como a matéria escura do Universo pode chegar a 96% da massa total, não podemos determinar se o Universo continuará se expandindo para sempre. Se a matéria escura for suficiente, o Universo começará a colapsar depois de cerca de 60 bilhões de anos.

Radiação do Fundo do Universo

Em 1964, a descoberta acidental da radiação de microondas do fundo do universo pelos radio-astrônomos Arno Allan Penzias e Robert Woodrow Wilson, sacudiu os últimos crédulos na Teoria do Estado Estacionário, e reforçou a teoria do Big Bang, ou a Grande Explosão. Penzias e Wilson, que receberam o prêmio Nobel em 1978. A radiação do fundo do universo é o sinal eletromagnético proveniente das regiões mais distantes do Universo (a 10 bilhões de anos-luz), e que havia sido predita desde os anos 40 por Ralph Asher Alpher e Robert Herman, associados de George Gamow, como a radiação remanescente do estado quente que o Universo se encontrava quando se formou.

Big Bang

A teoria do Big Bang leva em conta que se as galáxias estão se afastando umas das outras, como observado por Edwin Hubble nos anos 30. Então no passado elas deveriam estar cada vez mais próximas, e num passado remoto, 10 a 15 bilhões de anos atrás, deveriam estar todas num mesmo ponto, muito quente, uma singularidade espaço-tempo, que se expandiu no Big Bang. O Big Bang, ou Grande Explosão, criou não somente a matéria e a radiação, mas também o próprio espaço e o tempo. Este é o início do Universo que podemos conhecer.