Cosmologia

Quando estudamos as galáxias, vemos que elas se afastam umas das outras, uma constatação da década de 10, que em 1929 foi formalizada matematicamente pelo astrônomo americano Edwin Hubble, ficando conhecida como Lei de Hubble. Até então, julgava-se que o Universo fosse algo estático em larga escala, o que equivale a dizer que, apesar de todos os movimentos em seu interior (desde a Lua girando ao redor da Terra a rotação das grandes
galáxias), o Universo em si não se alterava. Este modelo, Universo Estático, chegou a ser privilegiado, em 1916, por Albert Einstein em sua Teoria da Relatividade Geral (as equações encontradas por Einstein não confirmavam esta idéia; por isso ele, arbitrariamente, criou a chamada constante cosmológica, que, somada ao resultado final de sua equação, resultava em um universo desprovido de movimento global. Anos mais tarde, o próprio Einstein admitiu ter sido este o maior erro científico de sua vida).

Este afastamento geral das galáxias concordava com as soluções que o astrônomo holandês Willem de Sitter (e depois dele, com soluções mais completas, o matemático russo Alexander Friedmann) havia encontrado para as equações de Einstein, sem a constante cosmológica, em 1917. Porém, a noção de que o Universo deveria sempre se apresentar como o vemos hoje, fez surgir um modelo conhecido como Universo Estacionário, proposto pelo astrônomo Fred Hoyle, em 1948. Este universo admitia o afastamento das galáxias, acrescentando a este fato comprovado a criação de novas galáxias (e matéria em geral). Assim, apesar de as distâncias entre as galáxias aumentarem sempre, devido ao afastamento, seu aspecto permanecia imutável. Daí seu nome. O modelo do Universo Estacionário foi descartado, pois uma de suas bases, a criação de matéria a partir do nada, nunca conseguiu ser explicada.

Antes disso, em 1927, o astrofísico belga Georges-Henri Lemaitre concluiu que a expansão do Universo significava que, em seus primórdios, este mesmo Universo era muito menor. Se voltássemos suficientemente no tempo, chegaríamos a uma época onde o tamanho do Universo seria tão pequeno que toda a sua matéria constituinte sofreria uma incrível pressão (a uma altíssima temperatura). Lemaitre chamou este corpo muito pequeno de ovo cósmico. As leis da física seriam bastante diferentes sob estas condições extremas, o que possibilitaria a criação de matéria a partir da energia (de acordo com a Teoria da Relatividade, energia – E – e massa – m – são equivalentes; E=mc2, onde c é a velocidade da luz).

Em 1948, contemporaneamente ao modelo de Hoyle, George Gamow, físico americano, sugeriu que este ovo primordial teria iniciado sua expansão de forma violenta, como em um estouro. Este modelo cosmológico, o mais famoso, é conhecido por seu nome em inglês, Big Bang (“Grande Bum”, um nome cunhado pelo próprio Hoyle como uma forma de desacreditar esta idéia).

A credibilidade deste modelo é reforçada por algo conhecido como radiação de fundo, detectada pela primeira vez em 1964 pelos físicos norte-americanos Arno Penzias e Robert Wilson. Para onde quer que se aponte um radiotelescópio, sempre se ouvirá um ruído. Este ruído, por existir em todo o céu, em todas as direções, é considerado o “eco” da grande explosão. Seu estudo, juntamente com a velocidade de afastamento das galáxias, permite estimar a idade de nosso Universo: algo em torno de 15 a 20 bilhões de anos. Mais recentemente, em 1989, entrou em órbita polar o satélite norte-americano Explorador de Fundo Cósmico (COBE, da sigla em inglês). Projetado para medir a radiação de fundo livre da influência de nossa atmosfera, ele confirmou sua existência em todas as direções.

E quanto ao futuro do Universo? Sua expansão se dará para sempre ou cessará algum dia? Isso depende da quantidade de matéria existente nele. A energia da explosão inicial, energia cinética, é contrabalançada pela energia de atração dos corpos, gravitacional. Se houver massa suficiente para que esta última seja maior do que a primeira, a expansão cessará e o Universo passará a se contrair, rumo a um fim muito semelhante ao seu início, conhecido como Big Crunch. Esta hipótese é conhecida como Universo Fechado. Mas se a matéria total do Universo não for suficiente para frear sua expansão, esta se dará para sempre. O Universo caminhará lentamente para um fim gelado, onde as galáxias estarão infinitamente distantes umas das outras. Este seria o Universo Aberto.

Infelizmente, não se observa matéria suficiente para corroborar o modelo do Universo Fechado. Para que ele funcione, seria necessária a existência de um tipo desconhecido de matéria que não pode ser observada, mas age gravitacionalmente. Outros problemas em Astronomia – como, por exemplo, a rotação de nossa galáxia – suscitaram a postulação de algo semelhante, que se denominou matéria escura. A existência de tal matéria – que devemos lembrar ser algo, por ora, estritamente teórico – confirma o Universo Fechado, sutilmente introduzindo uma simetria temporal (se há um início, deve haver um fim).

Por fim, existe um compromisso entre estes modelos, que admite a existência da matéria escura e, portanto, o Big Crunch, mas não concorda que este seja o fim de tudo. No Universo Oscilante, ou Universo Eterno, tudo é cíclico. A um instante do fim de todas as coisas, algum processo ainda desconhecido reverteria a contração, causando uma nova expansão (um novo Big Bang). Estaríamos todos em um eterno processo de criação e destruição.

Nos dias de hoje, não existem dados que privilegiem um ou outro modelo, obrigando físicos, astrônomos e matemáticos a trabalharem com todas as hipóteses possíveis (até mesmo as menos plausíveis). À medida que novos fatos são descobertos, através de observações aos longínquos confins do Universo ou de soluções matemáticas, mais detalhes são acrescentados aos modelos existentes.