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A teoria do big bang descreve o início do universo como um espaço de altíssima temperatura e densidade que gradualmente expandido e de refrigeração ao longo do tempo.

A teoria é apoiada da espaço expansão, cosmic microwave background radiation e a abundância de elementos do universo logo após o big bang. Não só faz cada pedaço de evidência individualmente apontam para o big bang, mas as várias fontes de apoio para esta teoria também são capazes de reunir em seu apoio a ele.

Expansão do espaço

A expansão do espaço é uma evidência em favor da teoria do big bang é demonstrado por redshifts observáveis e lei de Hubble amplamente apoiada. De acordo com a teoria, é possível detectar diretamente a expansão do espaço por meio de redshift, examinando as alterações nos comprimentos de onda da luz de galáxias e estrelas distantes. Para começar, muitas pessoas estão familiarizadas com o efeito Doppler com relação a ondas sonoras; por exemplo, se uma ambulância passa, um observador vai notar uma mudança no tom do sirene como ele se aproxima e se afasta. Esta diferença na frequência e comprimento de onda está relacionada ao movimento de ambulância. Quando o veículo está se aproximando, o som está se movendo na mesma direção que a ambulância em relação ao observador. Isso comprime as ondas de som, encurtando o comprimento de onda, aumentando a frequência e aumentar o campo detectado da sirene. Consequentemente, quando a ambulância está se afastando, as ondas sonoras são esticadas para fora, que faz com que o observador a perceber um tom mais baixo, marcando uma diminuição na freqüência e um aumento no comprimento de onda.

Esta idéia pode ser aplicada para ondas de luz também. Estrelas dão-se normalmente fora de diferentes comprimentos de onda de luz, dependendo dos diferentes elementos sendo fundida. A fusão de cada elemento gera um diferente comprimento de onda da luz, dando um padrão espectral único, conhecido como linhas de espectro características de cada tipo de estrela. Se uma estrela ou galáxia está se afastando da terra, as ondas de luz que ele emite irão ser esticadas como eles chegar até nós, e o comprimento de onda será maior. Isso se traduz em uma mudança nas linhas de espectro da estrela no final vermelho (baixa frequência) do espectro. Simplificando, “uma fonte de luz se aproximando é vista como azul mudou como que se aproxima, e é vermelho deslocado como ele se afasta,” de acordo com o Luciuk. Esses redshifts são prova direta de que o universo está se expandindo e que outras galáxias estão se afastando de nós.

Lei de Hubble

Lei de Hubble se relaciona com os redshifts observados na terra para expansão em uma escala maior, informando que há uma correlação direta entre a distância de uma galáxia e a velocidade do seu recuo. A própria lei é uma relação matemática entre distância e velocidade de recessão que pode ser usada para determinar a expansão das galáxias em torno de nós. Os cientistas foram capazes de extrapolar mais próximo do comportamento de galáxias que os que mais estão se afastando a velocidades mais elevadas.

Este resultado obtido a partir da lei de Hubble também é indicativo da natureza da expansão em si; é característico de uma expansão do universo homogêneo, isotrópico. Isso significa que, a partir de qualquer ponto de observação no espaço, as galáxias vizinhas parecem estar se afastando. De acordo com Kolb, “se o modelo do big-bang estiver correto, então qualquer observador em qualquer galáxia em qualquer lugar no universo veria galáxias se afastando… A expansão do universo é uma expansão do espaço, não uma expansão das galáxias no espaço.”

Radiação cósmica de fundo de microondas

Além da expansão do espaço, uma segunda peça convincente de evidência para o big bang é a presença de radiação cósmica de fundo, ou “antigas fótons” que são restos do universo primordial. Diretamente após o bang, o universo era muito mais denso do que hoje e tinha uma temperatura muito mais alta. Como resultado destas condições, partículas subatômicas ainda não poderia combinar a átomos de forma, e a presença de elétrons causou uma dispersão dos fótons, que deve possuir a mesma frequência cósmica de fundo. Na verdade, isso foi medido com precisão por satélite COBE da NASA, com diferenças insignificantes entre os espectros de energia real e teórica. A radiação cósmica de fundo pode ser detectada a partir de várias direções (sem fonte observável) e sua distribuição é extremamente mesmo em todo o universo.

Abundância de Elemental

A abundância relativa dos elementos no universo inicial também é evidência para o big bang, quando comparado com abundâncias observadas em certas estrelas de hoje. Durante as fases iniciais do universo, as altas temperaturas permitidas para fusão de núcleos leves para elementos mais pesados do formulário, conhecido como o processo de nucleossíntese. Compreendendo as condições do início do universo como temperatura e densidade da matéria, é possível prever a abundância relativa dos primeiros elementos formados (ou seja, hidrogênio, Hélio e lítio). Estas podem ser comparadas com a abundância de elementos de antigas estrelas para testar a precisão da teoria. Desde que certas estrelas, como quasares, têm uma mudança significativa de vermelho em suas linhas espectrais, pode-se inferir que estão muito longe e que estamos observando-os em um estágio inicial de desenvolvimento há muito tempo. Podemos usar suas linhas espectrais para determinar as quantidades de diversos elementos, sendo fundidas na estrela e compará-los com os valores teóricos gerados pela teoria do big bang. Astrônomos descobriram que a abundância de deutério, um isótopo instável de hidrogênio, em antigas estrelas alinhadas-se favoravelmente com as previsões estabelecidas pela teoria do big bang.

Em geral, a expansão do espaço, radiação cósmica de fundo e abundância de elementos leves todos fornecem evidências convincentes em favor da teoria do big bang.

Fontes

Hinshaw, Gary. “Testes do Big Bang: A CMB.”

Kolb, rochoso. Cegar observadores do céu (Cambridge, MA: Perseus Publishing, n/a

Luciuk, Mike. “Redshift astronômico”.

 
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