quarta-feira, 31 de maio de 2017

Você Acredita no Big Bang?


Olá!

o Título desse Texto
que ora trago a você,
Caro Leitor
Do You Believe in the Big Bang?
Você Acredita no Big Bang? -,
não exatamente nos responde,
a princípio,
se o autor
Jim Switzer -,
acredita ou não no Big Bang.

Porém, logo em seu primeiro parágrafo,
o autor, astrofísico,
nos revela 
que se propõe a nos apresentar
cinco razões
que demonstram que todos nós
deveríamos acreditar no Big Bang.

E então,
o autor vai desfiando
essas razões
em um texto
muitíssimo interessante
e que vale a pena
dedicarmos dez a quinze minutos
de nosso dia
para esta leitura tão profícua,
a meu ver.

Aliás, o próprio autor
nos convida a esta leitura
quando diz:
"............ Senhoras e Senhores do Júri, se vocês estiverem em cima do muro acerca dessa teoria, continuem lendo - as próximas cinco evidências provarão, sem dúvida alguma, que o universo foi criado no Big Bang."

Com um abraço estrelado,
Janine Milward


Este 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 satélite WMAP.

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O artigo abaixo é uma re-leitura, síntese e tradução literal 
de Janine Milward de Azevedo 
 sobre o texto "Do You Believe in the Big Bang?
de Jim Switzer
astrofísico e diretor do Centro de Ciência Espacial 
da Universidade DePaul 
em Chicago, EUA.
 Este artigo foi publicado 
na revista Astronomy, 
na edição de dezembro de 2002,
páginas 34-39 
- Kalmbach Publishing Co. Waulkesha, WI, EUA.



 Você Acredita no Big Bang?

Somente uma entre três pessoas acredita que o universo tenha sido criado numa explosão cósmica. Aqui estão cinco razões que demostram que todos deveriam acreditar no Big Bang

"Apenas " uma Teoria?

Todas as evidências nos levam ao Big Bang, uma teoria construída para explicar a evolução no universo através do tempo. Nenhuma outra teoria consegue sequer alcançá-la e, no entanto, as pessoas ainda perguntam: "Não é apenas uma teoria?"

 A verdade é que o têrmo teoria significa uma coisa diferente entre cientistas e não-cientistas. Para os cientistas, os fatos, as hipóteses e o modelos teóricos - ou teorias - possuem significados precisos e trazem pesos diferenciados intelectualmente.

Os fatos derivam da informação observada porém normalmente eles não contam uma história completa. Então, é preciso que surjam as teorias, que são construídas a partir dos fatos e das hipóteses bem-sucedidas (conjecturas bem estruturadas) para explicar os fenômenos no universo.

Até os anos 60, o Big Bang era apenas uma hipótese. Quando as radiações cósmicas de fundo em microondas (CMB) foram descobertas em 1965 e subseqüentemente verificadas, a hipótese do Big Bang tornou-se um modelo teórico bona fide - inquestionável.

Os modelos científicos são de grande importância porque eles trazem previsões corretas para os fenômenos físicos. O Big Bang passou através um teste crítico quando os pesquisadores o usaram com sucesso para predizerem a quantidade dos elementos leves no universo.

O grande valor da teoria recai em sua habilidade de agir como uma espécie de relógio cósmico cujos ponteiros apontam para temperatura e densidade mais do que para horas e minutos. Quando a gente trabalha com este relógio imaginário retornando para trás no tempo, ou equivalentemente, olhando mais profundamente no espaço, o modelo do Big Bang prediz estas quantidades vitais. Desde então, podemos inferir o estado do universo em qualquer tempo.

Sendo que os cientistas costumam colocar mais questões refinadas do que aquelas que eles podem realmente testar, a teoria do Big Bang é mais uma explicação dinâmica do que um dogma calcificado. E certamente crescerá enquanto os astrônomos realizam observações e pesquisas mais profundas e sutis.

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O Momento Crucial

Tudo em nosso universo observável - toda a matéria e energia que podemos detectar hoje com nossos mais potentes telescópios - estêve, um dia, concentrada em uma pequena região de densidade inimaginável.

Cerca de 14 bilhões de anos atrás, esta pequena região começou a expandir mais rapidamente do que a velocidade da luz num período conhecido como Inflação (que parece como uma ambigüidade dentro da teoria especial da relatividade de Einstein, aonde ele diz que nada pode se movimentar mas rápido do que a luz - nesse cenário, o espaço por ele mesmo, e não um objeto físico, estaria quebrando a velocidade-limite do cosmos).

Num milionésimo de segundo, partículas subatômicas chamadas de quarks se fusionaram e formaram prótons e neutrons. Estes recém-nascidos então se fundiram rapidamente no mais simples núcleos atômicos - no mesmo tempo que nos levaria para fazer um a tigela de pipocas no forno de microondas.

Vagarosamente, essa fornalha cósmica começou a esfriar. Os elétrons reuniram forças com os núcleos para criarem os primeiros átomos cerca de 300 mil anos após o Big Bang. Esse fato limpou uma neblina de partículas livres que até então tinha impedido a luz atravessar o espaço.

Em cerca de algumas centenas de milhões de anos, nuvens de matéria fragmentaram-se para formar as primeiras estrelas. E enquanto o universo evoluía em bilhões de galáxias plenas de bilhões de estrelas, em uma galáxia chamada Via Láctea, uma estrela de tamanho quase padrão nascia nove bilhões de anos após o nascimento do cosmos. Como sabemos desde Copérnico, essa estrela é o Sol, em redor ao qual nosso planeta orbita.

A Causa do Big Bang

A saga do Big Bang é a história da origem científica de toda a astrofísica moderna e a linguagem pela qual os astrônomos podem explicar quase tudo que eles vêem através de seus telescópios. Isto significa para o astrônomo o mesmo que a evolução natural significa para o biólogo - e ainda menos popular junto ao publico. Dessa forma, Senhoras e Senhores do Júri, se vocês estiverem em cima do muro acerca dessa teoria, continuem lendo - as próximas cinco evidências provarão, sem dúvida alguma, que o universo foi criado no Big Bang.

Prova A: O Céu Noturno

A escuridão da noite é uma testemunha muda ao fato de que nosso universo começou num tempo há bilhões de anos atrás. O argumento se baseia naquilo que é conhecido como o Paradoxo de Olber, como segue: Se o universo fosse infinitamente antigo e infinitamente grande, como alguns acreditaram no passado, então toda e qualquer linha de visão nos céus deveria intersectar a superfície de uma estrela distante e o céu inteiro deveria ser tão brilhante quanto a superfície do nosso Sol. Obviamente, este não é o caso - a noite invariavelmente segue o dia.

Uma forma de compreendermos a escuridão das noites é que o universo tenha tido um nascimento dentro do tempo, portanto podemos somente ver tantas estrelas quanto aquelas formadas desde então. Embora esta hipótese sozinha não possa provar o Big Bang, ela prefigura quatro linhas de evidências, descobertas durante o século vinte, para um começo denso e quente do cosmos.

Prova B: O Universo em Expansão

Numa noite clara, plenas de estrelas no outono do Hemisfério Norte, o quadrado distinto da constelação Pegasus brilha como uma bola de diamante celestial. A galáxia M31 brilha com a luz coletiva de bilhões de estrelas. Esta luz deixou M31 cerca de dois milhões de anos atrás, quando o Homo habilis, a mais antiga espécie de nosso gênero Homo, trabalhava as primeiras ferramentas de pedra da Terra. Essa é a galáxia que o virtuoso astrônomo Edwin Hubble escrutinou com sua ferramenta, o telescópio Hooker de 100 polegadas sobre o Monte Wilson.

Nos anos 20, Hubble provou que M31 e outras regiões de luz eram enormes ilhas de estrelas como nossa própria Galáxia Via Láctea. Subseqüentemente, ele percebeu que as galáxias mais distantes estavam se afastando mais rapidamente do que aquelas mais próximas - uma observação que poderia ser explicada se o universo estivesse em expansão. (Imagine um pão com passas crescendo - se as passas são galáxias, um observador de uma passa deveria ver as outras passas se afastando, com as mais distantes andando mais rapidamente, enquanto o espaço entre elas se expande).

Essa foi a primeira indicação de que nosso universo está em expansão e que foi mais denso no passado. Naquela época, as observações eram ainda insuficientes para convencer os astrônomos de que o universo jovem era quente e uniforme - isso aconteceria décadas mais tarde, e quase por acidente.

Prova C: A Radiação de Fundo

Saia lá fóra a qualquer hora e abra sua palma da mão para o céu. Uma áurea imperceptível de fótons medindo 2 milímetros de extensão de onda atingirá sua mão numa quantidade de um milhão de bilhões por segundo. Eles são tão leves que não podem ser sentidos e não foram descobertos até 1965, quando um radio telescópio extremamente sensível foi desenvolvido em Bell Labs em Nova Jersey que captou um ruído inexplicado vindo de todas as direções no céu.

Os cientistas logo entenderam que esse ruído bem mostrava o perfil da radiação que tinha sido predita a permear o espaço cerca de 300 mil anos após o Big Bang, quando a formação dos primeiros átomos fizeram com que os fótons viajassem relativamente sem detenção, livres.

Quando o universo era bem jovem, era tão quente que os fótons continuamente chocavam-se em partículas. Isto conservou tudo dentro da mesma energia e temperatura, condições que deixam para trás o chamado espectro termal de luz. Enquanto o universo expandia, essa radiação aumentou e esfriou, retendo seu formato espectral porém trazendo temperaturas ainda mais baixas.

Quando atingiu nossos telescópios em 1965, a temperatura dessa luz, que um dia foi uma bola de fogo primordial, tinha baixado para cerca de três graus Celsius acima do zero absoluto.

Depois que o significado dessa descoberta - a primeira fotografia do universo - "baixou a poeira", os dois descobridores do ruído, Arno Penzias e Robert Wilson, ganharam o Prêmio Nobel de Física em 1978. Denominado de Radiação de Fundo em Microondas (CMB - cosmic microwave background), essa radiação primeiramente convenceu os astrofísicos que o big Bang era um fato, um evento da natureza.

No começo dos anos 90, o espectro do Big Bang foi medido à minuciosidade absoluta pela NASA através de seu satélite Cosmic Background Explorer (COBE) - Explorador do Fundo Cósmico - e atestou sua temperatura exata de 2.73 kelvins. Agora em Janeiro (de 2003), astrônomos esperam poder revelar ao publico a primeira informação advinda da última missão da Nasa para explorar o fundo de microondas, o Microwave Anisotropy Probe (MAP - explorador das propriedades das microondas), lançado em 2001.

Estreitando a linha de evidências ainda mais, parece que astrônomos podem observar o CMB também em distâncias cósmicas. Dois anos atrás, pesquisadores usando o Observatório Paranal no Chile, estudaram nuvens intergalácticas distantes e mostraram que o CMB era mais quente no passado quando o universo era mais compacto, na mesma proporção que os teóricos do Big Bang predisseram.

Prova D: Os Elementos Leves

O Sol nos banha com mais do que quatro centenas de bilhões de vezes de energia tanto quanto o CMB, levando em conta o calor que sustenta a vida e que nutre a surpreendente biodiversidade da Terra. Entretanto, se o Big Bang tivesse criado uma quantidade diferente do elemento leve, hélio, o Sol não brilharia da mesma maneira.

Extrapolando a velocidade da expansão da galáxia para trás quando o CMB era mais energizado (raios x), podemos estimar as condições sob as quais os núcleos atômicos mais leves rapidamente se fundiram. A fusão foi rápida, somente uns poucos minutos, porém resultou em 25 porcento da massa de prótons e neutrons sendo transformada em hélio. 

Isso é importante devido ao fato de que a energia produzida por uma estrela é diretamente relacionada à quantidade de elementos como o hélio que se mistura com o ingrediente principal, o hidrogênio. (A fusão do hidrogênio é como a maioria das estrelas produzem sua energia, porém a quantidade de hélio afeta a pressão interior da estrela.)

Se o Big Bang tivesse acontecido mais vagarosamente do que o predito, então todos os prótons e neutrons teriam se fundido em hélio e não haveria qualquer hidrogênio para queimar nas estrelas. Alternativamente, se o Big Bang tivesse acontecido mais rapidamente, então a pequena quantidade de hélio teria resultado em estrelas mais frias. Em qualquer caso, a vida teria parecido bastante diferente, se tivesse realmente acontecido....

Apesar de as estrelas produzirem quase todos os elementos mais pesados do que o hélio, elas não podem fabricar os elementos leves à maneira pela qual o Big Bang os fabricou. A previsão das quantidades exatas dos elementos leves tem sido confirmada tanto junto ao nosso sistema solar como no espaço profundo. Isso, juntamente com a expansão do espaço e o CMB, atestam a teoria do Big Bang.

Prova E: Evolução das Estrelas, Galáxias e Aglomerado de Galáxias

Existe ainda uma outra linha de evidências que dão suporte à teoria do Big Bang. Tanto como os fósseis da Terra nos mostram a mais primitiva forma de vida quanto mais profundamente cavamos no tempo, também o universo astronômico nos revela as mais primitivas estrelas e galáxias o quanto mais distante olhamos. Sendo que a luz viaja em uma velocidade finita, quando nossos telescópios olham mais profundamente dentro do espaço, estamos testemunhando épocas cósmicas antiquíssimas.

O telescópio espacial Hubble realizou uma das mais profundas "escavações" numa região perto da .... do Grande Carro. Denominada de Campo Profundo do Hubble (Hubble Deep Field), essa inacreditável imagem tão distante resolveu um mistério quase insolúvel envolvendo pequenos e pouco nítidos chumaços azuis vistos através de antigos telescópios sediados na Terra.

A excelente óptica do Hubble revelou que esses chumaços eram mini-galáxias que continham surpreendentes novas e quentes estrelas. Seus número, densidade e formato indicam que elas são os blocos primordiais das galáxias maduras e evoluídas que vemos mais próximo a nós. Suas imagens retornam a 11 bilhões de anos e preenchem enormes fendas em nossa compreensão da história evolucionária das galáxias, desde sua jovens cidades galácticas de energia até as espirrais urbanas bem estruturadas e as gigantes elípticas que existem hoje em dia.

As estrelas dentro das galáxias evoluíram também. As estrelas continham muito menos elementos pesados no passado distante, o que faz sentido em relação ao Big Bang que diz que somente hidrogênio, hélio e um pouco de lítio teria primeiramente populado o universo. 

Resultados recentes advindos do Hubble indicam que a média de nascimento de estrelas há muito tempo atrás era bem maior do que hoje. Estas mudanças estelares complementam a evidência da evolução galáctica que revela um universo que está sempre mudando através dos tempos, assim como o Big Bang prediz.

Questões não-respondidas

A teoria do Big Bang é bem sucedida quando explica os fatos .....do universo, porém para os astrônomos de hoje esta teoria é somente uma plataforma para uma nova rodada de mais interrogações refinadas. Os astrônomos continuam a estreitar o campo para os "parâmetros" críticos do universo, incluindo as densidades das várias formas da matéria e os detalhes de uma época bem primária do Big Bang, chamada de Inflação.

Nas últimas poucas décadas, os astrônomos aprenderam que prótons e neutrons, o tipo de matéria da qual tanto nós quanto as estrelas somos feitos, parecem ser apenas pequenos pedacinhos de metais preciosos destilados do caldeirão do universo. A maior parte da matéria parece ser "escura" e não absorve ou reflete luz, porém gravitacionalmente, afeta suas cercanias.

Adicionando insulto à injúria, cerca de 65 porcento da energia no universo parece também ser "escura", advinda nem da radiação e nem da matéria. Esta é a surpreendente conclusão que os astrônomos alcançaram em 1998, quando eles puderam ver uma distante supernova, ainda mais distante do que eles esperavam. Eles compreenderam que o universo não estava apenas expandindo - ele estava acelerando.

O Microwave Anisotropy Probe (MAP), devido ao fato de estender nossos sentidos cósmicos inadequados, nos trará algumas respostas; porém teremos que ter outros telescópios especiais e detetores para produzirmos uma história detalhada de como o universo começou. Se tivermos sorte, dentro de uma década teremos alcançado a compreensão deste modelo evolucionário. Talvez então mais do que um terço das pessoas adultas acreditarão no Big Bang.

Entretanto, nenhum conceito deveria ser considerado inviolável. Se existe algo que a ciência tem nos mostrado é que enquanto exploramos mais fundo e fazemos perguntas mais complicadas, as respostas invariavelmente nos apontam para mais perguntas. Apesar do poder da ciência e da tecnologia serem grandes, nós estamos trabalhando apenas por pouco tempo, algumas centenas de anos. O universo vem usando a física por centenas de milhões de vezes mais tempo do que nós. Nós temos ainda muito que nos esforçar...

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 O artigo acima é uma re-leitura, síntese e tradução literal de Janine Milward  de Azevedo sobre o texto "Do You Believe in the Big Bang?" de Jim Switzer, astrofísico e diretor do Centro de Ciência Espacial da Universidade DePaul em Chicago, EUA. Este artigo foi publicado na revista Astronomy, na edição de dezembro de 2002, páginas 34-39 - Kalmbach Publishing Co. Waulkesha, WI, EUA.

Com um abraço estrelado,
Janine Milward