Crédito: Science Photo Library / Getty
No começo não havia nada. Então, cerca de 13,7 bilhões de anos atrás, o universo se formou. Ainda não sabemos as condições exatas em que isso aconteceu e se houve um tempo antes do tempo . Mas usando observações de telescópio e modelos de física de partículas, os pesquisadores conseguiram reunir uma linha do tempo aproximada dos principais eventos da vida do cosmos. Aqui vamos dar uma olhada em alguns dos momentos históricos mais importantes do nosso universo, desde a sua infância até a sua eventual morte.
A grande explosão
Tudo começa no Big Bang, que "é um momento no tempo, não um ponto no espaço", disse Sean Carroll, físico teórico do Instituto de Tecnologia da Califórnia, à Live Science . Especificamente, é o momento em que o próprio tempo começou, o instante a partir do qual todos os instantes subsequentes foram contados. Apesar de seu apelido bem conhecido, o Big Bang não foi realmente uma explosãomas um período em que o universo era extremamente quente e denso e o espaço começou a se expandir em todas as direções ao mesmo tempo. Embora o modelo do Big Bang afirme que o universo era um ponto infinitamente pequeno de densidade infinita, essa é apenas uma maneira de dizer que não sabemos exatamente o que estava acontecendo naquela época. Os infinitos matemáticos não fazem sentido em equações físicas, então o Big Bang é realmente o ponto em que nossa compreensão atual do universo se desfaz.
Era da inflação cósmica
Crédito: Colaboração ESA / Planck
O próximo truque do universo foi crescer muito rápido. Dentro do primeiro 0,0000000000000000000000000000001 (que é um ponto decimal com 30 zeros antes do 1) segundos após o Big Bang, o cosmos poderia ter expandido exponencialmente em tamanho, afastando áreas do universo que anteriormente estavam em contato próximo. Essa época, conhecida como inflação, permanece hipotética, mas os cosmólogos gostam da idéia porque ela explica por que regiões distantes do espaço parecem tão semelhantes umas às outras, apesar de estarem separadas por vastas distâncias. Em 2014, uma equipe achou que havia encontrado um sinal dessa expansão na luz do universo primordial. Mas os resultados mais tarde se revelaram algo muito mais mundano: interferir na poeira interestelar .
Plasma de quarks e glúons
Alguns milésimos de segundo após o início do tempo, o universo primordial era realmente quente - estamos falando de 7 trilhões e 10 trilhões de graus Fahrenheit (4 trilhões e 6 trilhões de graus Celsius) quente. Em tais temperaturas, as partículas elementares chamadas quarks, que normalmente estão bem presas dentro de prótons e nêutrons, vagavam livremente. Glúons, que carregam uma força fundamental conhecida como a força forte, foram misturados com esses quarks em um fluido primordial que permeava o cosmos. Pesquisadores conseguiram criar condições similares em aceleradores de partículas na Terra. Mas o estado difícil de alcançar durou apenas algumas frações de segundo, tanto nos destruidores de átomos terrestres quanto no universo primordial.
O início da época
Crédito: Getty
Houve muita ação no próximo estágio, que começou em torno de alguns milésimos de segundo após o Big Bang. À medida que o cosmos se expandia, ele esfriava, e logo as condições eram clementes o suficiente para os quarks se unirem em prótons e nêutrons. Um segundo depois do Big Bang, a densidade do universo diminuiu o suficiente para que os neutrinos - a partícula fundamental mais leve e menos interativa - pudessem voar sem bater em nada, criando o que é conhecido como fundo de neutrinos cósmicos , que os cientistas ainda precisam detectar.
Os primeiros átomos
Crédito: Getty
Durante os primeiros 3 minutos da vida do universo, prótons e nêutrons se fundiram , formando um isótopo de hidrogênio chamado deutério, assim como hélio e uma pequena quantidade do elemento mais próximo, o lítio. Mas uma vez que a temperatura caiu, esse processo parou. Finalmente, 380.000 anos após o Big Bang, as coisas eram legais o suficiente para que o hidrogênio e o hélio pudessem se combinar com os elétrons livres, criando os primeiros átomos neutros. Os fótons, que antes se encontravam com os elétrons, agora podiam se mover sem interferência, criando o fundo de microondas cósmico (CMB), uma relíquia dessa época que foi detectada pela primeira vez em 1965.
A idade das trevas
Por muito tempo, nada no universo emitia luz. Este período, que durou cerca de 100 milhões de anos , é conhecido como a Idade das Trevas Cósmica. Esta época permanece extremamente difícil de estudar porque o conhecimento dos astrônomos do universo vem quase inteiramente da luz das estrelas. Sem estrelas, é difícil saber o que aconteceu.
As primeiras estrelas
Crédito: Observatório Gemini / AURA / NSF / Mattia Libralato, Instituto de Ciência do Telescópio Espacial
Por volta de 180 milhões de anos após o Big Bang , o hidrogênio e o hélio começaram a desmoronar em grandes esferas, gerando temperaturas infernais em seus núcleos que se iluminaram nas primeiras estrelas. O universo entrou em um período conhecido como Amanhecer Cósmico, ou reionização, porque os fótons quentes irradiados pelas primeiras estrelas e galáxias quebraram átomos de hidrogênio neutros no espaço interestelar em prótons e elétrons, um processo conhecido como ionização. Apenas quanto tempo durou a reionização é difícil de dizer. Por ter ocorrido tão cedo, seus sinais são obscurecidos pelo gás e poeira posteriores, então os melhores cientistas podem dizer que ele acabou há cerca de 500 milhões de anos após o Big Bang.
Estrutura em grande escala
Crédito: NASA
Aqui é onde o universo começa a trabalhar, ou pelo menos o negócio familiar que conhecemos hoje. Pequenas galáxias iniciais começaram a se fundir em galáxias maiores e, cerca de 1 bilhão de anos após o Big Bang, buracos negros supermassivos se formaram em seus centros. Quasares brilhantes, que produzem intensos faróis de luz que podem ser vistos a 12 bilhões de anos-luz de distância, são ligados .
Os anos do meio do universo
Crédito: consórcios ESA / HFI e LFI
O universo continuou a evoluir nos próximos bilhões de anos. Pontos de maior densidade do universo primordial gravitacionalmente atraíram a matéria para si mesmos. Estes cresceram lentamente em aglomerados galácticos e longas cadeias de gás e poeira, produzindo uma bela teia cósmica filamentar que pode ser vista hoje.
Nascimento do sistema solar
Crédito: NASA / JPL
Cerca de 4,5 bilhões de anos atrás, em uma galáxia em particular, uma nuvem de gás desmoronou em uma estrela amarela com um sistema de anéis ao seu redor. Esses anéis se fundiram em oito planetas, além de vários cometas, asteróides, planetas anões e luas, formando um sistema estelar familiar. O terceiro planeta da estrela central conseguiu reter uma tonelada de água após este processo, ou então os cometas entregaram um dilúvio de gelo e água.
Terra e humanidade
Crédito: Getty
Naquele terceiro mundo aquoso, entre 3,8 e 3,5 bilhões de anos atrás (dependendo de quem você pergunta), pequenos micróbios simples surgiram. Essas formas de vida emergiram e evoluíram para maravilhosos monstros marinhos e gigantescos dinossauros comedores de folhas. Por fim, há cerca de 200 mil anos, surgiram criaturas íntegras capazes de se maravilhar com nosso misterioso universo e descobrir como tudo aquilo aconteceu.
O fim (ou não?)
Claro, isso não é o fim das coisas. Os físicos ainda não sabem exatamente o que está reservado para o universo. Isso depende dos detalhes da energia escura, uma força ainda misteriosa que separa o cosmos e cujas propriedades não foram bem medidas. Em um futuro possível, o universo continuará a se expandir para sempre, por tempo suficiente para que todas as estrelas de todas as galáxias tenham ficado sem combustível e até buracos negros se evaporem em nada, deixando para trás um cosmo morto permeado por energia inerte. Ou, a gravidade acabará por superar a força expansiva da energia escura, reunindo todas as matérias numa espécie de Big Bang reverso conhecido como Big Crunch. Alternativamente, a energia escura poderia acelerar tudo cada vez mais longe de tudo, criando o que é conhecido como Big Rip,
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