Astronomia
A curiosidade e empenho do homem levou-o à criar uma ciência específica para este estudo: A cosmologia. O ramo astronômico destinado à pesquisar a origem, a estrutura e a evolução do Universo, utilizando para isto a formulação de teorias baseadas puramente nos conhecimentos de física e matemática, acompanhados da análise lógica e racional. Quem elabora estas teorias fascinantes são os grandes físicos teóricos, conhecedores deste ambiente restrito aos leigos.
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Astronomia
O Big Bang
Desde as primeiras ponderações filosóficas, físicas e astronômicas, os humanos buscam a compreensão da origem de tudo o que existe, a origem do Universo.
A curiosidade e empenho do homem levou-o à criar uma ciência específica para este estudo: A cosmologia. O ramo astronômico destinado à pesquisar a origem, a estrutura e a evolução do Universo, utilizando para isto a formulação de teorias baseadas puramente nos conhecimentos de física e matemática, acompanhados da análise lógica e racional. Quem elabora estas teorias fascinantes são os grandes físicos teóricos, conhecedores deste ambiente restrito aos leigos.
A teoria de maior aceitação para a origem do Universo vem de um ucraniano naturalizado estadunidense, George Gamow, acompanhado de, surpreendentemente, um padre belga, Georges Lemaître. Além de padre, Lemaître era também astrônomo e físico, um estranho conflito pessoal.
No entanto, Georges Lemaître mostrou-se um brilhante cientista, estudando Matemática e Ciências Físicas na Universidade de Louvain. Ele interessou-se muito pela teoria da relatividade, encontrando e conversando com Albert Einstein diversas vezes.
Em 1927, Lemaître propôs a teoria do átomo primordial, alegando que o Universo se expandia e provavelmente teve início em um pequeno átomo, um ovo cósmico, onde não apenas a matéria, como também o espaço e o tempo, estavam contraídos. Este ovo cósmico começou à se fragmentar, explodindo, iniciando sua expansão, que durava cerca de 10 à 20 bilhões de anos. George Gamov engrandeceu essa teoria com o trabalho publicado como Teoria Alpher-Bethe-Gamov.
Mas certamente a teoria não é conhecida como "Teoria do Ovo Cósmico", mas sim como "Teoria do Big Bang", ou ainda, em português: "Teoria da Grande Explosão". Para isso se agradece à Fred Hoyle, que era totalmente contra a Teoria do Big Bang, e representou este nome ironicamente. Por acaso, foi este nome que permaneceu.
Assim, as partículas de matéria e anti-matéria se aniquilavam prontamente, restando apenas radiação eletromagnética, isto é, fótons. Como a matéria e a anti-matéria eram produzidas em quantidades iguais, a matéria formava quarks e então hádrons, a anti-matéria formava anti-quarks e anti-hádrons.
O Universo de hidrogênio, hélio e lítio, apenas elementos leves, ficou mais denso graças à fusão nuclear no núcleo das primeiras estrelas, ao explodirem nas primeiras supernovas, abasteceram o Universo com elementos pesados. De geração em geração, o Cosmos obtinha mais elementos, até que os primeiros planetas, asteroides, cometas e etc. Finalmente surgiram.
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| Georges Lemaître e Albert Einstein |
No entanto, Georges Lemaître mostrou-se um brilhante cientista, estudando Matemática e Ciências Físicas na Universidade de Louvain. Ele interessou-se muito pela teoria da relatividade, encontrando e conversando com Albert Einstein diversas vezes.
Em 1927, Lemaître propôs a teoria do átomo primordial, alegando que o Universo se expandia e provavelmente teve início em um pequeno átomo, um ovo cósmico, onde não apenas a matéria, como também o espaço e o tempo, estavam contraídos. Este ovo cósmico começou à se fragmentar, explodindo, iniciando sua expansão, que durava cerca de 10 à 20 bilhões de anos. George Gamov engrandeceu essa teoria com o trabalho publicado como Teoria Alpher-Bethe-Gamov.
Mas certamente a teoria não é conhecida como "Teoria do Ovo Cósmico", mas sim como "Teoria do Big Bang", ou ainda, em português: "Teoria da Grande Explosão". Para isso se agradece à Fred Hoyle, que era totalmente contra a Teoria do Big Bang, e representou este nome ironicamente. Por acaso, foi este nome que permaneceu.
A Teoria
O Início
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| Ilustração do Big Bang |
Partindo-se da premissa de que o Universo se expande, é absolutamente racional pensar que em algum instante ele esteve contraído em um único ponto, este evento teria ocorrido há cerca de 13,7 bilhões de anos, que seria a idade do Universo. Este foi o raciocínio utilizado por Lemaître.
Este ponto teria uma densidade inimaginável, pois concentrava toda a matéria do Universo em um ponto menor que um átomo. O calor deste ovo cósmico também teria dimensões estupendas, pois o calor é nada mais nada menos que a energia proveniente da agitação das partículas, as partículas dependem de quanto de matéria existe e se distribuí uniformemente sobre ela.
Assim, a temperatura do Universo é constante, mas aumenta se o Universo diminuir (pois teria mais calor aglomerado nas partes) e diminui se o Universo aumentar (pois se distribuiria mais ainda entre as partes do Universo). Com isso, a temperatura do ovo cósmico primordial era colossal, visto que todo o calor estava presente em um ponto, que era o Universo em sua totalidade.
Este ponto teria uma densidade inimaginável, pois concentrava toda a matéria do Universo em um ponto menor que um átomo. O calor deste ovo cósmico também teria dimensões estupendas, pois o calor é nada mais nada menos que a energia proveniente da agitação das partículas, as partículas dependem de quanto de matéria existe e se distribuí uniformemente sobre ela.
Assim, a temperatura do Universo é constante, mas aumenta se o Universo diminuir (pois teria mais calor aglomerado nas partes) e diminui se o Universo aumentar (pois se distribuiria mais ainda entre as partes do Universo). Com isso, a temperatura do ovo cósmico primordial era colossal, visto que todo o calor estava presente em um ponto, que era o Universo em sua totalidade.
A intensa compressão de energia, em seu estado máximo de compressão, causaria então o que foi chamado de grande explosão.
Matéria contra Anti-Matéria
Após o instante inicial da explosão havia somente radiação, provocada pela alta liberação de energia em uma extrema temperatura. Com a diminuição da densidade e da temperatura (devido à expansão), formaram-se as primeiras partículas e anti-partículas, isto é, com a mesma massa, diâmetro, energia, mas com carga elétrica negativa.
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| Ilustração de colisão entre matéria e antimatéria, nota-se a diferença de cargas elétricas |
Assim, as partículas de matéria e anti-matéria se aniquilavam prontamente, restando apenas radiação eletromagnética, isto é, fótons. Como a matéria e a anti-matéria eram produzidas em quantidades iguais, a matéria formava quarks e então hádrons, a anti-matéria formava anti-quarks e anti-hádrons.
Foi então que algo desconhecido ocorreu, um fenômeno absolutamente obscuro para a ciência fez com que, simplesmente, a anti-matéria desaparecesse. Após milhares de anos de aniquilação de matéria e anti-matéria, esta inexplicavelmente desapareceu, restando a matéria.
Desenvolvimento
Sem a anti-matéria, a matéria floresceu e formou os primeiros átomos, por alguma razão, hidrogênio. O elemento mais abundante do Universo, constituindo cerca de 75% da matéria cósmica. Os átomos de hidrogênio se chocaram e formaram hélio, estes gases então preencheram o Universo por milhares de anos, até, conjuntamente com a radiação, se aglutinar em uma parte separada do Universo, formando as primeiras galáxias. A poeira cósmica surgiu e as primeiras nebulosas, compostas do gás primordial de hidrogênio e hélio, formaram as primeiras estrelas.
Universo Luminoso
Até então o Universo era escuro, mas as estrelas primordiais iluminaram todo o Universo por mais bilhares de anos. Essa luz, no entanto, não podemos ver, pois as primeiras estrelas emitiam luz ultravioleta.
O Universo de hidrogênio, hélio e lítio, apenas elementos leves, ficou mais denso graças à fusão nuclear no núcleo das primeiras estrelas, ao explodirem nas primeiras supernovas, abasteceram o Universo com elementos pesados. De geração em geração, o Cosmos obtinha mais elementos, até que os primeiros planetas, asteroides, cometas e etc. Finalmente surgiram.
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| Esquematização da Evolução do Universo, desde a explosão inicial até a formação de galáxias |
A partir daí, nosso Universo se desenvolveu, criou 92 tipos de elementos químicos, que formam toda a matéria bariônica existente, continuando à evoluir, com mais e mais supernovas, porém, tudo teve início em um denso e cálido "ovo cósmico".
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Uma questão que sempre despertou curiosidade dos seres humanos desde a antiguidade é como teria surgido o Universo, essa imensidão formada por espaço, tempo, matéria e energia. Há muitos tipos de respostas, principalmente religiosas, mas, conforme...
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Os prótons e nêutrons que compõem o núcleo dos átomos são feitos das partículas fundamentais conhecidas como "quarks." Existem 6 tipos de quarks, conhecidos como "sabores": up, down, top, bottom, charm e strange. Cada próton ou nêutron é formado...