De onde veio a teoria do Big Bang

A teoria do Big Bang é resultado de duas abordagens diferentes quanto ao estudo do universo: astronomia e cosmologia. Os astrônomos usam instrumentos para observar estrelas e outros corpos celestes. Os cosmólogos estudam as propriedades astrofísicas do universo.

No século 19, os astrônomos começaram a utilizar ferramentas conhecidas como espectroscópios (também conhecidos como espectrógrafos). O espectroscópio é um instrumento que divide a luz em um espectro dos comprimentos de onda que a compõem. Os espectroscópios monstraram que a luz de um material específico, como um tubo brilhante de hidrogênio, produzia sempre a mesma distribuição de comprimentos de onda, específicos daquele material. Tornou-se claro que, ao estudar a distribuição de comprimentos de onda em um espectrógrafo, era possível compreender que tipo de elemento servia como fonte de luz.

Enquanto isso, o físico austríaco Christian Doppler descobriu que a freqüência de uma onda sonora dependia da posição relativa da fonte de som. Quando um objeto ruidoso se aproxima do observador, as ondas de som que ele gera se comprimem. Isso muda a freqüência do som e a pessoa o ouve em tom diferente. Quando o objeto se afasta, as ondas de som se distendem e o som se torna mais grave. O fenômeno é conhecido como efeito Doppler (em inglês).

Embora essa ilustração demonstre o efeito Doppler com ondas sonoras, as ondas de luz se comportam de maneira semelhante

A luz também se desloca em ondas e os astrônomos descobriram que algumas estrelas tinham, em seu espectro, mais luz na banda do vermelho do que seria de esperar. Eles deduziram que isso significava que essas estrelas estavam se afastando da Terra. À medida que as estrelas se afastam, os comprimentos de onda que emitem se distendem. Elas apresentam um desvio para a banda do vermelh no espectro porque essa extremidade do espectro apresenta comprimentos de onda maiores. Os cosmólogos definiram o fenômeno como desvio para o vermelho. O desvio para o vermelho de uma estrela é uma indicação da velocidade com que ela está se afastando da Terra. Quanto mais a luz se desviar para a extremidade vermelha do espectro, mais rápido a estrela estará se afastando.

Nos anos 1920, um astrônomo chamado Edwin Hubble percebeu algo de interessante: a velocidade de uma galáxia parecia ser proporcional à sua distância da Terra. Em outras palavras, quanto mais distante uma galáxia estivesse da Terra, mais rápido ela pareceria estar se afastando de nós. A partir desses dados, outros cientistas puderam teorizar que o universo em si estivesse se expandindo.

A descoberta de Hubble gerou um longo debate, que ainda não foi decidido: qual exatamente é a relação entre a velocidade de um corpo celeste distante e sua distância do observador? Os cosmólogos definem essa relação como constante de Hubble, mas ninguém concorda quanto ao seu valor exato. Hubble teorizou que fosse de 464 quilômetros por segundo (km/s) por megaparsec (Mpc). Um megaparsec é uma unidade de distância igual a mais de 3,08 x 10²² metros.

Hubble aparentemente superestimou esse número. Isso aconteceu porque, na época em que viveu, os instrumentos astronômicos não eram sensíveis o suficiente para medir com precisão a distância entre a Terra e corpos celestes. À medida que os instrumentos melhoravam, os cientistas refinavam a constante de Hubble, mas o debate sobre seu valor efetivo continua sem resolução.

O que tudo isso tem a ver com a teoria do Big Bang? Continue lendo para descobrir.