Modelos do Big Bang testados – e aprovados – novamente

Imagem gerada por IA (acervo de Lexica)

por Hugh Ross

15 de janeiro de 2024

Nenhuma teoria astronômica foi submetida a testes mais exaustivos do que o big bang. O big bang é, na verdade, um conjunto completo de modelos, todos baseados nos seguintes princípios fundamentais:

1. O universo tem um começo que inclui a origem do espaço e do tempo.
2. As leis físicas pelas quais o universo se desenvolve não mudaram.
3. Uma dessas leis é uma lei generalizada da entropia (a segunda lei da termodinâmica).
4. O universo se expande continuamente desde sua origem.
5. Consequentemente, o universo esfria à medida que continua a se expandir.

Pelo menos três destas características fundamentais do big bang, e alguns diriam todas as cinco, foram declaradas na Bíblia há mais de dois mil anos. [1]

Uma motivação por trás dos testes abrangentes dos modelos do big bang é científica. Os astrofísicos estão interessados em aprender o máximo possível sobre a origem, a história e as propriedades do universo, com a sua miríade de componentes. A outra motivação é filosófica e teológica. Todos, não apenas os astrônomos e os físicos, querem saber, com uma certeza razoável, se o universo começou a existir, dadas todas as questões e implicações que se seguiriam:

1. O que um começo cósmico implica sobre a agência (ou Agência) além da matéria, da energia, do espaço e do tempo?
2. A Agência implica um Ser pessoal? 
3. Até que ponto o universo exige um ajuste fino para a nossa existência?
4. Podemos discernir o propósito por trás das características específicas do cosmos?
5. Algum relato “sagrado” se alinha com o que o cosmos nos revela sobre si mesmo?

Tal como explico no meu primeiro livro, The Fingerprint of God (A Impressão Digital de Deus), o modelo do big bang para a origem e a história do universo suscitou uma forte reação negativa quando foi proposto pela primeira vez no início do século XX. [2] Muitos astrônomos e físicos expressaram abertamente consternação quando notaram a óbvia congruência entre a cosmologia do big bang e o que um texto sagrado familiar, a Bíblia, declarara há milênios sobre a origem e a história do universo.

O físico matemático Sir Arthur Eddington escreveu num artigo de pesquisa publicado: “Filosoficamente, a noção de um início da ordem atual da Natureza é repugnante para mim. . . . Eu gostaria de encontrar uma brecha genuína.” [3] O astrofísico Sir Fred Hoyle escreveu: “Parece contra o espírito da investigação científica considerar os efeitos observáveis como decorrentes de ‘causas desconhecidas pela ciência’, e isto, em princípio, é o que a criação no passado implica.” [4] Ainda mais tarde, o físico John Gribbin comentou: “O maior problema com a teoria do Big Bang sobre a origem do universo é filosófico – talvez até teológico – o que existia antes do bang?” [5] Nesta base filosófica/teológica profundamente pessoal, décadas de testes científicos rigorosos, extensos e repetidos começaram e têm continuado desde então.

Big Bang Confirmado

Os primeiros testes da cosmologia do big bang focaram nas velocidades radiais medidas das galáxias e na física da formação e sobrevivência das galáxias. Vesto Slipher, Georges Lemaître e Edwin Hubble conduziram esses testes em 1917, 1927 e 1929, respectivamente. Os modelos do big bang passaram em cada um deles.

Em 1964, Arno Penzias e Robert Wilson detectaram a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, o remanescente de rádio previsto pelos modelos do evento de origem cósmica – mais apoio para o big bang. The Creator and the Cosmos (O Criador e o Cosmos), 4ª edição, descreve como os astrônomos submeteram o(s) modelo(s) a mais de uma dúzia de testes independentes adicionais. [6] Os modelos do big bang passaram em todos com louvor e ainda não foram reprovados em nenhum teste.    

Brecha Potencial?

Recentemente, foi observado certo padrão na distribuição espacial de grandes galáxias que, embora não seja um desafio direto aos modelos do big bang, parece sugerir a necessidade de alguns ajustes significativos. [7] O big bang não teria previsto, assim se pensava, o que vemos: galáxias elípticas gigantes (ver figura 1) reunidas em aglomerados massivos e densos de galáxias e grandes galáxias em disco (ver figura 2) existindo majoritariamente isoladas. Alguns astrônomos argumentaram que, de acordo com os modelos do big bang, as galáxias de massa semelhante exibiriam uma distribuição espacial semelhante.

Figura 1: Galáxia de Andrômeda, uma típica galáxia de disco grande
Em galáxias de disco, as estrelas estão predominantemente espalhadas umas das outras ao longo de uma estrutura de disco.
Crédito: David Dayag, Atribuição Creative Commons via RTB
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Figura 2: ESO 325-G004, uma típica galáxia elíptica gigante
Nas galáxias elípticas, as estrelas estão densamente agrupadas numa estrutura esferoidal ou elipsoidal.
Crédito: NASA/ESA/Telescópio Espacial Hubble/STScI/AURA via RTB

Confirmação Adicional

Uma equipe de cinco astrônomos, liderada pelo astrônomo finlandês Till Sawala, aplicou a simulação computacional SIBELIUS DARK ao modelo do big bang que foi submetido a testes mais frequentes e completos. [8] Esse modelo é o modelo padrão de criação do big bang ΛCDM (onde Λ [lambda] significa energia escura – o componente principal do universo – e CDM [cold dark matter] significa matéria escura fria – o segundo componente mais dominante do universo).

Sawala e seus colegas descobriram que a simulação SIBELIUS DARK, neste contexto, reproduziu em detalhes as distribuições espaciais do disco e das galáxias elípticas que os astrônomos observam em todo o Superaglomerado Laniakea (um aglomerado de aglomerados de galáxias conectados gravitacionalmente uns aos outros). Laniakea é o aglomerado de supergaláxias mais próximo e aquele em que reside a nossa Via Láctea (ver figura 3).

Figura 3: Mapa do Superaglomerado Laniakea
Crédito: Andrew Z. Colvin, Creative Commons Attribution via RTB
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Em particular, a simulação SIBELIUS DARK realizada pela equipe de Sawala mostrou que galáxias elípticas gigantes tendem, de fato, a se formar ao longo do plano supergaláctico, como visto no caso do Superaglomerado Laniakea. A simulação mostrou que as galáxias em disco se formam e evoluem principalmente de forma isolada, enquanto as elípticas gigantes se formam e se desenvolvem em aglomerados de galáxias massivos e densos que definem o plano supergaláctico. Em vez de representar uma anomalia, a distribuição observada de grandes galáxias de disco e galáxias elípticas correspondeu perfeitamente a uma provisão-chave do modelo padrão do big bang ΛCDM.

No parágrafo final do seu artigo, Sawala e os seus colegas escrevem: “As distribuições surpreendentemente diferentes de discos elípticos brilhantes em relação ao plano supergaláctico não requerem física além do modelo padrão. Eles surgem naturalmente na estrutura do ΛCDM.” [9]

Implicações Filosóficas/Teológicas

A equipe concluiu que sua simulação e os mapas mais abrangentes da distribuição de galáxias dentro do Superaglomerado Laniakea produziram, em última análise, mais evidências a favor, e não contra, dos modelos do big bang ΛCDM. A sua investigação aumenta a lista de testes científicos aos quais os modelos do big bang do ΛCDM resistiram. Mais uma vez, quando aprendemos mais sobre o cosmos, encontramos uma base mais forte para confiar que os escritores bíblicos foram inspirados sobrenaturalmente por Aquele que trouxe o cosmos – e tudo o que ele contém – à existência.

Notas de Fim

1. Hugh Ross, “O que a Bíblia diz sobre o Big Bang?” Today’s New Reason to Believe (blog), Reasons to Believe, 6 de fevereiro de 2023.
2. Hugh Ross, The Fingerprint of God, Commemorative Edition [A impressão digital de Deus, Edição Comemorativa] (Covina, CA: RTB Press, 2010), 46–47, 53, 57–64, 79, 82.
3. Sir Arthur S. Eddington, “The End of the World: From the Standpoint of Mathematical Physics”, Nature 127 (21 de março de 1931): 450, doi:10.1038/127447a0.
4. Fred Hoyle, “A New Model for the Expanding Universe”, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 108, n.º 5 (outubro de 1948): 372, doi:10.1093/mnras/108.5.372.
5. John Gribbin, “Oscillating Universe Bounces Back,” Nature 259 (1º de janeiro 1976): 15, doi:10.1038/259015c0.  
6. Hugh Ross, The Creator and the Cosmos, 4ª ed (Covina, CA: RTB Press, 2018), 33–157.
7. A. J. Benson et al., “The Nature of Galaxy Bias and Clustering”, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 311, n.º 4 (fevereiro de 2000): 793–808, doi:10.1046/j.1365-8711.2000.03101.x.
8. Till Sawala et al., “Distinct Distributions of Elliptical and Disk Galaxies across the Local Supercluster as a ΛCDM Prediction”, Nature Astronomy, publicado online antes da impressão em 20 de novembro de 2023, doi:10.1038/s41550-023-02130-6.
9. Sawala et al., “Distinct Distributions of Elliptical and Disk Galaxies”, p. 5.

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Traduzido de Big Bang Models Tested – and Pass – Again

Leia também o artigo de Ross publicado (traduzido, aqui no blog) há 14 dias 'O modelo do Big Bang não está morto'

Etiquetas:

cosmologia - astrofísica - origem do universo