Quer que desenhe? Big Bang

Big Bang ou Grande Expansão é a teoria cosmológica dominante sobre o desenvolvimento inicial do universo. 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. 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 há aproximadamente 13,3 ou 13,9 bilhões de anos.

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 em 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 e aglomerado de galáxias muito distantes têm uma velocidade aparente diretamente fora do nosso ponto de vista: quanto mais distante, maior a velocidade aparente.

A teoria do Big Bang depende de duas suposições principais: a universalidade das leis da física e o princípio cosmológico, que afirma que, em grandes escalas, o universo é homogêneo e isotrópico. Essas ideias foram inicialmente tomadas como postulados, mas hoje há esforços para testar cada uma delas. Por exemplo, a primeira hipótese foi testada por observações que mostram que o maior desvio possível da constante de estrutura fina em grande parte da idade do universo é de ordem 10-5. Além disso, a relatividade geral passou por testes rigorosos na escala do Sistema Solar e das estrelas binárias.

A relatividade geral descreve o espaço-tempo por uma métrica, que determina as distâncias que separam pontos próximos. Os pontos, que podem ser galáxias, estrelas ou outros objetos, são especificados usando um gráfico de coordenadas ou “grade” que é estabelecido em todo o espaço-tempo. O princípio cosmológico implica que a métrica deve ser homogênea e isotrópica em grandes escalas, o que singularmente destaca amétrica de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (métrica FLRW). Esta métrica contém um fator de escala, que descreve como o tamanho do universo muda com o tempo. Isto permite uma escolha conveniente de um sistema de coordenadas a ser feito, chamado coordenadas comóveis. Neste sistema de coordenadas a grade se expande junto com o universo e os objetos que estão se movendo apenas por causa da expansão do universo permanecem em pontos fixos na grade. Enquanto a distância coordenada (distância comóvel) deles permanece constante, a distância física entre dois pontos semelhantes cresce proporcionalmente com o fator de escala do universo.

O Big Bang não é uma explosão de matéria se movendo para fora para preencher um universo vazio. Em vez disso, o espaço em si se expande com o tempo em todos os lugares e aumenta a distância física entre dois pontos comóveis. Em outras palavras, o Big Bang não é uma explosão no espaço, mas sim uma expansão do próprio espaço. Como a métrica FLRW assume uma distribuição uniforme de massa e energia, ela se aplica ao nosso universo somente em grandes escalas – concentrações locais de matéria, como a nossa galáxia, estão ligadas gravitacionalmente e, como tal, não experimentam a expansão em grande escala do espaço.

Em cosmologia padrão, estando o espaço em expansão, a distância é uma grandeza dinâmica que altera-se no tempo. Há várias diferentes maneiras de definir distâncias em cosmologia, utilizando-se daí diversas medidas de distância cosmológicas, sendo as mais usuais a distância comóvel e distância própria, que são intimamente relacionadas, sendo das duas a mais comumente usada a distância comóvel.

Uma característica importante do espaço-tempo do Big Bang é a presença de horizontes. Uma vez que o universo tem uma idade finita e a luz viaja a uma velocidade finita, pode haver eventos no passado cuja luz não teve tempo de trazer até nós. Isto coloca um limite ou um “horizonte passado” sobre os objetos mais distantes que podem ser observados pelos humanos. Por outro lado, como o espaço está se expandindo e os objetos mais distantes se afastam cada vez mais rapidamente, a luz emitida por nós hoje pode nunca “alcançar” objetos muito distantes. Isso define um horizonte futuro, que limita os eventos no futuro que poderemos influenciar. A presença de qualquer tipo de horizonte depende dos detalhes da métrica FLRW que descreve o nosso universo. Nossa compreensão do universo até tempos muito primitivos sugere que há um horizonte do passado, embora na prática nossa visão também esteja limitada pela opacidade do universo nos primeiros tempos. Assim, nossa visão não pode prolongar-se mais para trás no tempo, embora o horizonte recue no espaço. Se a expansão do universo continuar a acelerar, há também um horizonte futuro.

O canal QuerQueDesenhe fez um vídeo simples e instrutivo sobre o Big Bang!!!

Fontes:

Wikipédia
https://pt.wikipedia.org/wiki/Dist%C3%A2ncia_com%C3%B3vel

Canal QuerQueDesenhe
https://www.youtube.com/user/QuerQueDesenhe

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