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Retrato de corpo inteiro do Big Bang

Artigo de Bruce Partridge, cosmólogo de renome internacional e colaborador da Nasa, em que analisa as recentes descobertas feitas pelo satélite COBE sobre a origem e a evolução do universo.

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Atualizado em 31 out 2016, 18h37 - Publicado em 30 jun 1992, 22h00

Bruce Partridge

“Os novos resultados do satélite COBE abriram as portas para uma explicação de toda a variedade e organização que vemos no Universo hoje”

Faz só 27 anos que aprendemos como o Universo inteiro começou: numa explosão de luz e calor mais ou menos há 15 bilhões de anos, chamada Big Bang – ou grande explosão, em português. Em, seus primeiros momentos, o Universo era muito quente e denso e se expandia em virtude da explosão. Sabemos disso porque o calor liberado no Big Bang inicial ainda está presente no Universo. Esse indício fundamental foi detectado pela primeira vez, em 1964, pelos astrofísicos Arno Penzias e Robert Wilson, que trabalhavam com um radiotelescópio em Nova Jersey. Poucos anos depois, a descoberta foi confirmada: o Universo começara mesmo num Big Bang. Dessa forma, a questão da origem do Cosmo, que preocupou a humanidade por milênios, estava resolvida.

É importante reconhecer o quanto o Universo era diferente nos primeiros dias (dias, literalmente) em relação ao presente. Numa grande escala de milhares de galáxias e distâncias de milhões de anos-luz, ele é hoje um conjunto instrumental complexo e também muito frio. Sua temperatura atual é de apenas -270°C, por que resfriou durante o processo de expansão. Em contraste, nos primeiros dias, o Universo era quase completamente uniforme – uma sopa de luz (ou, mais exatamente, radiação quente) com a matéria uniformemente distribuída. Mas ele mudou, evolui. Como passou da uniformidade para a variedade? Quando e de que jeito as galáxias se formam? De 1964 até agora, nos aproximados bastante das respostas, graças à pesquisa cuidadosa do calor procedente do Big Bang, denominado radiação cosmológica de fundo. Ela nos fornece uma espécie de máquina do tempo ou telescópio de tempo para estudar o passado remoto do Universo. Podemos fazer isso, porque a luz (e qualquer outra forma de radiação) leva tempo para viajar de uma fonte distante até nós. Por exemplo, a luz do Sol demora 8 minutos para chegar à praia de Ipanema. À noite, quando olhamos as Nuvens de Magalhães, vemos a luz que partiu delas centenas de milhares de anos atrás. Se quisermos e formos capazes de ver mais além ainda, poderemos observar o Universo, no passado, ainda recém-nascido.
Nos SUS primeiros 300.000 anos de existência, era tão quente que parecia apaco, como uma parede de tijolos ou um corpo sólido. Nessa época, ele tornou-se subitamente transparente: a luz emitida pela matéria aquecida ficou liberada para viajar até nós em linhas retas, exatamente como a luz do rosto de uma criança vai até as lentes da câmara fotográfica de seu pai. Desse modo, quando usamos o radiotelescópio para “fotografa” o fundo cosmológico, obtemos um instantâneo do Universo como ele era aos 300.000 anos de idade, não mais cedo (não podemos ver antes disso).

Durante décadas, os astrônomos têm estudado a distribuição do fundo cosmológico através do céu, tentando entender essa imagem do Universo inicial. As primeiras dessas observações foram feitas por David Wilkinson e por mim, usando um radiotelescópio simples, tosco, que nós dois construímos em Princeton, Nova Jersey. Com este instrumento rústico, a radiação do fundo cosmológico surgiu completamente indiferenciada. Para qualquer lugar que olhássemos, aparecia igualmente brilhante, como a fotografia de uma parede pintada de branco. Instrumentos mais sofisticados produziam idêntico resultado. O instantâneo do Universo inicial parecia ser completamente disforme. Poderiam ter sido constatadas minúsculas variações de 0.002% na luminosidade, mas isso não ocorreu.
Para a maioria dos astrônomos, a situação se tornava embaraçosa. Se o Big Bang era tão extraordinariamente uniforme, como teríamos se formado todas as estruturas que observamos nos dias atuais? Os astrônomos teóricos analisaram cuidadosamente a questão e concluíram que tinha de haver vestígios da estrutura atual no instantâneo. O Universo inicial não poderia ser absolutamente uniforme e indiferenciado – algumas irregularidades eram necessárias para justificar a existência de tais estruturas. Assim, levando em conta o que diziam os teóricos, voltamos ao nosso radiotelescópio para observar com mais atenção.

Porém, em abril, um instantâneo do céu tirado por um satélite da NASA, o COBE, finalmente revelou as irregularidades – minúsculas variações, de uma parte do céu a outra, num nível de 0, 001%, que mostraram não ser o Universo completamente uniforme 300.000 anos após o inicio. Ele continha as sementes das imensas e complicadas estruturas de que é composto atualmente. Esses novos resultados abriram as portas para uma explicação de toda a variedade e organização que vemos no Universo hoje. Certamente, não temos respostas para todas as questões sobre sua evolução e tudo o que ele contém, mas, sem duvida, descobrimos uma das chaves vitais do problema.

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Bruce Partridge é cosmólogo de renome internacional, pesquisador do Haverford College, em Filadélfia, Estados Unidos, e colabora intensamente com a equipe da NASA que dirige o satélite COBE.