Nota do editor: o artigo "O universo pode ser 250 vezes maior que o que é observável" desencadeou uma discussão considerável entre nossos leitores, com vários sugerindo que a UT deveria ter uma série de artigos sobre cosmologia - uma Cosmologia 101, se preferir. Nossa mais nova escritora, Vanessa D'Amico, que escreveu o artigo mencionado acima, inicia a série Cosmology 101 hoje, começando do começo.
Como o universo começou? É uma das perguntas mais prementes da cosmologia e provavelmente uma que estará por aí por um tempo. Aqui, começarei explicando o que os cientistas pensam que sabem sobre os primeiros segundos formativos da vida do universo. Muito provavelmente, a história não é exatamente o que você imagina.
No começo, havia ... bem, nós realmente não sabemos. Um dos conceitos errôneos mais prevalentes na cosmologia é que o universo começou como uma coleção imensamente pequena e inconcebivelmente densa de material que de repente explodiu, dando origem ao espaço como o conhecemos. Há uma série de problemas com essa idéia, principalmente a suposição implícita em um evento chamado big bang. Na verdade, nada "bateu". A noção de explosão traz à mente uma maré crescente de material, preenchendo gradualmente o espaço ao seu redor; no entanto, quando nosso universo nasceu, não havia espaço. Também não houve tempo. Não havia vácuo. Havia literalmente nada.
Então o universo nasceu. Energias extremamente altas durante os primeiros 10-43 segundos de sua vida tornam muito difícil para os cientistas determinar algo conclusivo sobre a origem do cosmos. É claro que, se os cosmólogos estão corretos sobre o que eles acreditam que pode ter acontecido a seguir, isso não importa muito. Segundo a teoria da inflação, em cerca de 10-36 segundos, o universo passou por um período de expansão exponencial. Em questão de alguns milésimos de segundo, o espaço inflado por um fator de cerca de 1078, separando rapidamente o que antes era regiões adjacentes por distâncias insondáveis e explodindo pequenas flutuações quânticas no tecido do espaço-tempo.
A inflação é uma teoria atraente por várias razões. Antes de tudo, explica por que observamos o universo homogêneo e isotrópico em grandes escalas - ou seja, parece o mesmo em todas as direções e para todos os observadores. Também explica por que o universo parece visualmente plano, e não curvado. Sem inflação, um universo plano requer um conjunto extremamente fino de condições iniciais; no entanto, a inflação transforma esse ajuste fino em um truque de escala. Uma analogia familiar: o chão sob nossos pés parece ser plano (embora saibamos que vivemos em um planeta esférico) porque nós, seres humanos, somos muito menores que a Terra. Da mesma forma, o universo inflado é tão enorme comparado ao nosso campo de visão local que parece ser espacialmente plano.
Segundo a teoria, o fim da inflação deu lugar a um universo que se parecia um pouco mais com o que observamos hoje. A energia do vácuo que impulsionou a inflação de repente se transformou em um tipo diferente de energia - o tipo que poderia criar partículas elementares. Neste ponto (apenas 10-32 segundos após o nascimento do universo), a temperatura ambiente ainda estava quente demais para construir átomos ou moléculas a partir dessas partículas; mas com o passar dos segundos, o espaço se expandiu e esfriou a ponto de os quarks se unirem e formarem prótons e nêutrons. Fótons de alta energia continuaram a disparar, atingindo continuamente e emocionantes prótons e elétrons carregados.
Então o que aconteceu depois? Como essa sopa caótica de matéria e radiação se tornou a vasta extensão de estrutura organizada que vemos hoje? O que vai acontecer com o universo no futuro? E como sabemos que é assim que a história se desenrola? Certifique-se de verificar as próximas parcelas do Cosmology 101 para obter respostas a essas perguntas e muito mais!
