Há cerca de 13,8 bilhões de anos, um evento único e inesperado deu origem a tudo que nós conhecemos. O Big Bang. Não faltam vídeos discutindo perguntas como onde o Big Bang aconteceu?
Ou o que havia antes do Big Bang? E essas são perguntas interessantes. Mas no vídeo de hoje eu quero responder uma pergunta que eu tenho certeza que ninguém respondeu pra você.
O que você veria se você presenciasse o Big Bang? Pra começar nossa viagem, nós vamos partir do dia de hoje, 13,8 bilhões de anos depois do Big Bang, e eu vou deixar uma contagem regressiva aqui embaixo para você acompanhar o quão longe nós estamos do nosso destino. Apesar de estarmos bem confortáveis no planeta Terra, o espaço não é nada agradável.
Atualmente, a temperatura média do universo é de menos 270 graus Celsius, que é muito menor do que a menor temperatura natural já registrada na Terra, de menos 89,2 graus Celsius. Se você for para o espaço, é bom levar um casaco. Melhor ainda se for da Loos, que inclusive você tem 15% de desconto se usar o cupom Ciência todo dia.
Se você olhar para o espaço atualmente, você vai testemunhar um universo escuro, marcado por luzes brilhantes que são as estrelas e galáxias. Mas para os padrões do universo, você é praticamente cego. Porque tudo o que você enxerga fica dentro de uma pequena região do que é possível ver, que é a faixa da luz visível.
Se o seu olho fosse equipado com lentes especiais para captar outras frequências de luz, como o micro-ondas, você ainda conseguiria ver o brilho que restou do Big Bang. Essa é a radiação cósmica de fundo. Ela é a luz do início do universo que esfriou conforme o universo se expandiu.
E essa é a luz que vai nos guiar em direção ao Big Bang. O universo está cheio de luz de todos os tipos e dá pra usar esse fato para determinar uma espécie de cor média do universo, chamada de Cosmic Latte. Essa é a cor do universo.
Que é meio sem graça. Do ponto de vista tátil, ficar exposto ao vácuo do espaço faria você sentir seu sangue ferver por causa da baixa pressão. Então, além do agasalho, leve um traje de astronauta na sua próxima viagem espacial.
Em relação aos outros sentidos, o espaço não tem cheiro, muito menos ar para respirar. E ele também não transmite sons. Mas você ficaria surpreso com o que vai acontecer daqui a pouco.
Voltando mais 4 bilhões de anos para o passado, agora nos encontramos em um universo com quase 10 bilhões de anos de idade. A primeira impressão que você teria ao chegar nesse momento do universo é de que ele parece basicamente o mesmo. Se você conseguisse ver em todas as frequências de luz, você talvez notasse o universo como sendo um bege um pouco mais claro que o Cosmic Latte do presente, com temperatura média do universo apenas 1 grau mais alta.
Então, é bom continuar de agasalho. Mas o que tem de tão especial nesse momento que me fez querer parar aqui? Foi aqui que a segunda aceleração do universo começou.
Ou, em outras palavras, onde a energia escura começou a dominar. Até aqui, o universo era dominado pela gravidade. E apesar de estar se expandindo, a expansão não estava acelerando.
Mas isso mudou quando a expansão de uma energia misteriosa, que nós conhecemos como energia escura, começou a dominar o futuro do universo. Esse é um ponto crucial na história, mas que passaria despercebido se dependêssemos apenas dos nossos sentidos. Às vezes a beleza de uma viagem não é a vista, e sim o significado que ela pode ter para alguém.
Voltando para o passado cada vez mais remoto, existe mais um momento curioso que é digno de parada. Em algum momento entre 15 e 400 milhões de anos após o Big Bang, a temperatura média do universo era de uns 20 graus Celsius. Essa é a nossa definição de temperatura ambiente.
Seria possível um ser humano não congelar no espaço? Então sinta-se livre para tirar o casaco. E além de temperaturas agradáveis, nós estamos nos aproximando da formação das primeiras estrelas do universo, que aconteceu alguns milhões de anos após o Big Bang.
As galáxias eram muito mais brilhantes. E as primeiras estrelas deveriam ser enormes e ter cores mais azuladas do que as estrelas do universo atual. Ao mesmo tempo, várias galáxias estavam se colidindo e se fundindo.
O universo era um lugar muito mais caótico e dramático. O universo estava em processo de transição, aos poucos deixando de ser um espaço sem estrelas, para um universo recheado de bolhas de hidrogênio capazes de fazer fusão nuclear. E além disso, o próprio espaço estava preenchido com a radiação quente do Big Bang.
Nessa época, a radiação cósmica teria tons avermelhados. E essa radiação de fundo não só seria visível, como também seria responsável por uma porção significativa da energia total do universo. Muito antes das estrelas e das galáxias, o universo já foi dominado por radiação.
E uma radiação quente como uma tarde de verão é um lembrete desse passado energético. Voltar para mais próximo do Big Bang significa abandonar a agradável companhia das estrelas e as temperaturas amenas do universo de milhões de anos. Você está preparado?
Porque a viagem a partir de agora pode ser um pouco turbulenta. Como era o universo sem o brilho das estrelas? Escuro.
Mas estamos agora a 380 mil anos depois do Big Bang. Outro momento de transição importante na história do universo. E o que exatamente mudou?
Eu não consigo ver nada. Bom, os primeiros átomos neutros se formaram em um processo chamado de recombinação. Que é um nome bem ruim se me perguntarem, porque a palavra recombinação dá a impressão de que aconteceu alguma combinação antes.
O que é mentira. A recombinação, na verdade, foi a primeira combinação das partículas que formam átomos, que são os prótons de carga positiva e os elétrons de carga negativa. Antes dessa primeira recombinação, os elétrons estavam livres, misturados com toda a matéria do universo na forma de plasma quente.
E esses elétrons livres são muito bons em bloquear a luz. Eles tornavam o plasma do universo primordial extremamente opaco. A luz não conseguia viajar pelo universo sem esbarrar em um elétron.
E isso só mudou quando o universo esfriou o suficiente para os elétrons ficarem presos aos prótons, formando os primeiros átomos neutros de hidrogênio. E aí a luz pôde se espalhar pela primeira vez. É essa luz que podemos ver na radiação cósmica de fundo, que também marca o limite de o quanto no passado nós podemos estudar usando apenas luz.
Então, o que você veria na época da recombinação? Ignorando o fato de os elétrons bloquearem a sua visão, o universo seria como a chama de uma vela queimando em um laranja intenso, com pequenas variações de tons em regiões mais quentes ou mais frias. A temperatura do universo seria bem alta, por volta de 3.
000 graus Celsius, metade da temperatura da superfície do Sol. Mas isso seria tudo. Além dessa cor alaranjada que parece a chama de uma vela, não teria mais nada pra ver.
Não existiam galáxias e muito menos estrelas. O universo é apenas um grande brilho laranja. Tudo bem, existe hidrogênio neutro.
Mas além de átomos serem pequenos demais para conseguirmos ver, o hidrogênio neutro não possui cheiro, nem cor, muito menos sabor. TUTU! Senhores passageiros, por favor arreviem além dos cintos, porque nós vamos atravessar uma época de turbulência.
Conforme voltamos no tempo em direção ao Big Bang, nós percebemos que o universo começa a ficar cada vez mais azulado e cada vez mais quente. Chegamos a um ponto em que o universo tem apenas 300 anos-luz de tamanho e uma temperatura de milhões de graus Celsius. Esse é o universo dominado por radiação.
Todos os ingredientes que formam os átomos estavam desmontados. O universo era uma sopa de prótons, elétrons, fótons e outras partículas. Mas se nós já tínhamos todos os ingredientes para formar átomos, por que eles não se formaram?
Justamente por causa da radiação. Toda vez que um elétron e um próton chegavam perto de se juntar para formar um átomo de hidrogênio, a radiação chutava o elétron para longe, impedindo que um átomo se formasse. Se você tentasse ver alguma coisa, você não veria nada.
Nenhum raio de luz conseguiria chegar aos seus olhos. Todos seriam bloqueados pela nuvem de partículas fundamentais ao seu redor. Mas isso não quer dizer que o universo primordial seria completamente escuro.
Durante missões para o espaço, astronautas relatam flashes de luz quando estão de olhos fechados. Esses flashes são resultado de partículas de alta energia interagindo dentro dos olhos dos astronautas. E é bem possível que algo similar aconteça com você nessa época do universo.
Você veria flashes de luz conforme partículas de alta energia interagissem com os fluidos dentro dos seus olhos. Mesmo de olhos fechados, você não conseguiria impedir o brilho intenso do universo primordial acontecendo dentro dos seus olhos. E além disso, você finalmente vai ter algo para sentir.
O universo nessa época era denso o suficiente para você sentir o movimento das partículas ao seu redor. E você provavelmente ouviria um barulho ensurdecedor de onda de choque cósmica se espalhando por esse gás quente e denso do universo primordial. E esse som é o rufar dos tambores que marca a chegada do Big Bang.
Vamos voltar um pouco mais, para apenas 10 segundos após o Big Bang. Esse é o ponto no qual os primeiros núcleos atômicos começaram a se formar. Visualmente, nós ainda teríamos um brilho azulado, se a luz chegasse nos seus olhos.
O universo também brilharia em comprimentos de onda que nós não vemos normalmente, como ultravioleta, então também é bom levar protetor solar. A temperatura chegaria a uns 4 bilhões de graus Celsius, e não conhecemos nenhum material capaz de aguentar essa temperatura. Essa temperatura é tão alta, mas tão alta, que até mesmo o núcleo dos átomos evapora, e núcleos atômicos são uma das coisas mais resistentes do universo.
E é justamente nesses segundos após o Big Bang que o universo começou a esfriar o suficiente para os primeiros núcleos atômicos surgirem, que são os núcleos atômicos de hidrogênio. E é até por isso que falam que o hidrogênio surgiu no Big Bang. Uma afirmação que só está certa se você pensa no Big Bang de forma correta.
Pensando no Big Bang como uma explosão, a ideia está errada. O Big Bang não é uma explosão, e sim um processo. Os núcleos de hidrogênio não foram criados em uma explosão.
Eles se formaram em um processo físico alguns segundos depois do surgimento do universo. A ideia de que o Big Bang criou o hidrogênio está correta se nós considerarmos o Big Bang como toda essa série de processos físicos que continua até hoje, que transformam partículas mais simples em estruturas cada vez mais complexas. O ponto é que nós não vivemos 13,8 bilhões de anos depois do Big Bang.
Nós vivemos no ano 13,8 bilhão do Big Bang. E foi nesse período de poucos segundos após o Big Bang que os quarks se combinaram para formar prótons, os núcleos dos átomos de hidrogênio. O processo de criação de núcleos é conhecido como nucleosíntese.
E a nucleosíntese criou não só os primeiros núcleos de hidrogênio, mas também de hélio e lítio. Nesses segundos após o Big Bang, que seu corpo seria queimado pela luz gerada pelas primeiras fusões nucleares da história do universo, e o seu corpo seria varrido por ondas de choque que fariam supernovas parecerem cócegas. E nos instantes em que sua visão não estivesse ocupada por flashes de luz, você veria a própria radiação do universo como um azul intenso, se estendendo até tipos de luz muito energéticos para os seus olhos.
E nós ainda não terminamos. Vamos voltar um pouco mais para uma fração de uma fração de segundos após o Big Bang. O mais perto possível do momento que nós conseguimos conceber do surgimento do universo.
Esse é o momento em que a luz surgiu. O momento no qual a radiação cósmica de fundo que serviu de referência para nós durante essa jornada começou. Literalmente, a luz no fim do túnel.
Ou. . .
no começo do universo. Esse período do universo primordial é o período da inflação. A inflação foi um período de expansão extrema, que levou o universo do tamanho de uma laranja para o tamanho de uma galáxia em muito menos do que um segundo.
No universo moderno existem quatro forças da natureza bem distintas, a graftacional, a eletromagnética e as forças nucleares fortes e fracas. Logo após o Big Bang, essas quatro forças pareciam uma coisa só. De certa forma, é como se as leis da física tivessem se derretido e se fundido.
O universo foi mudando conforme essas forças foram se separando. E a inflação marca o momento em que a força eletromagnética se separou da força fraca. O processo que deve ter produzido os primeiros fótons, as primeiras partículas de luz do universo.
Como exatamente essas forças eram uma coisa só é um tópico difícil até para a física moderna. Mas se você quiser um vídeo sobre a grande unificação das forças, eu adoraria saber aqui nos comentários. É difícil dizer como o universo era antes das quatro interações se separarem.
Nós não temos uma teoria capaz de descrever o universo antes disso. E até por isso eu preciso botar um asterisco nesse momento maravilhoso do surgimento da luz. É possível que essa ideia esteja errada.
Talvez a luz sempre existiu desde o surgimento do universo. Mas esse vídeo favorece a outra hipótese, a ideia de que a luz, como vemos, surgiu durante a separação da força fraca e da força eletromagnética. O que infelizmente traz a nossa viagem até um fim.
Tanto porque literalmente não tem mais luz no universo antes disso, quanto porque as teorias físicas que são a base desse vídeo quebram aos 10⁻³³ segundos após o Big Bang. Esse valor é chamado de tempo de Planck. E eu não tô falando sobre o meu cachorro.
Inclusive deixa um like se você quiser fazer carinho no Planck, porque ele vai ficar bem feliz de saber que vocês gostam dele. Atualmente, um tempo de Planck após o surgimento do universo é o limite para tudo que nós conseguimos explicar. Não existe uma teoria física capaz de nos levar ainda mais para o passado.
É aqui que a luz acaba, tanto no sentido literal quanto no sentido metafórico. A luz do nosso conhecimento não consegue iluminar um passado tão remoto. O que não quer dizer que esse vídeo não te mostrou o Big Bang.
Tudo o que esse vídeo falou é o Big Bang. E é por isso que essa contagem regressiva é inútil. O Big Bang não é um momento único e dramático no zero absoluto, mas toda uma história de um universo conectado por uma origem comum e misteriosa.
A energia que hoje prende os átomos do seu corpo e moléculas já existia mesmo nesse passado remoto. A teoria do Big Bang é a teoria da evolução do universo, a história de como a energia do universo virou tudo o que nós vemos hoje, inclusive Inclusive, eu e você. Você é tão parte do Big Bang quanto as leis da física.
Nós não só estamos no universo, nós somos o universo. E eu digo isso em um sentido profundamente verdadeiro. Nós somos todos parte do Big Bang.
E nós estamos vivendo em um dos momentos mais visualmente bonitos da história do Big Bang. Cercados de estrelas, galáxias e fenômenos astronômicos maravilhosos. Então é bom aproveitarmos esse momento único tanto para o universo quanto para nós mesmos, para que nós possamos presenciar por um período de tempo mesmo que curto.
E eu espero que essa viagem tenha valido a pena. Na busca por um destino, nós descobrimos que ele, na verdade, era a jornada. Todo esse tempo.
Muito obrigado e até a próxima.
