Os astrônomos fizeram a melhor radiografia, até o momento, dos 5 primeiros minutos do Universo

Embora pareça que o Big Bang, como origem do Universo, seja uma das ideias mais aceitas pela ciência, nem mesmo os astrônomos chegam a um consenso. Enquanto muitos especialistas consideram que essa é a teoria que resolve, de uma só vez, o maior número de problemas cosmológicos, outros acreditam que há peças demais que não se encaixam.

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Para saber exatamente o que aconteceu, o ideal seria viajar até os primórdios do Universo e estudar os eventos daquela época. Mas, claro, isso não é nada simples. Em geral, os cálculos realizados a esse respeito apresentam uma margem de incerteza que exige muita cautela.

Por isso, o fato de alguns cientistas terem conseguido determinar o que ocorreu nos primeiros 5 minutos do Universo, com uma incerteza de apenas 0,5%, representa um marco importante. Ainda assim, é um marco que deve ser encarado com cautela. É assim a astronomia.

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Três pistas sobre o nascimento do Universo

Os cientistas levaram em conta três fenômenos para estudar os primeiros momentos do Universo: a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, a expansão do Universo e o hélio primordial. Os dois primeiros foram bastante estudados. O terceiro, contudo, embora tenha sido objeto de cálculos, não recebeu tanta atenção por parte dos astrônomos.

Além disso, as medições realizadas anteriormente apresentavam um grau de incerteza muito elevado. Agora, uma equipe de pesquisadores da Universidade de Minnesota encontrou uma forma muito mais precisa de realizar esse cálculo.

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Melhor poucas galáxias do que muitas

Normalmente, os cálculos do hélio primordial são feitos analisando um grande número de galáxias de baixa metalicidade e extrapolando esses dados para o que se esperaria encontrar em galáxias com metalicidade zero. Na astronomia, o termo "metais" refere-se a todos os elementos que não sejam hidrogênio ou hélio; portanto, quanto mais primitiva for uma galáxia, menor será sua metalicidade.

O problema é que essa extrapolação não é simples — e é justamente aí que surge tanta incerteza. Por isso, esses cientistas decidiram selecionar algumas galáxias — pequenas e com uma metalicidade baixíssima — que pudessem ser vistas como uma espécie de "cápsula do tempo".

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Novos instrumentos

Eles escolheram 15 galáxias, mas havia um problema: por serem muito pequenas, não podiam ser analisadas a fundo com os telescópios disponíveis. Por isso, recorreram aos espectrógrafos MODS, desenvolvidos na Universidade Estadual de Ohio. Segundo os autores do estudo, esse instrumento foi projetado justamente para esse tipo de finalidade, sendo, portanto, ideal para finalmente eliminar as incertezas sobre os primeiros minutos do Universo.

Graças a ele, detectaram 10 linhas espectrais associadas ao hélio e 15 relacionadas ao hidrogênio — elementos já conhecidos, mas que não haviam podido ser estudados em profundidade por meio da extrapolação a partir de galáxias maiores. Assim, foi possível corrigir pequenos erros e traçar um panorama mais preciso dos primeiros minutos do Big Bang, com uma margem de incerteza de apenas 0,5%.

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25% de hélio

As teorias sobre o Big Bang e os instantes subsequentes indicam que, devido às temperaturas altíssimas geradas logo em seguida, formaram-se primeiramente partículas chamadas quarks e, posteriormente, prótons e nêutrons. A fusão desses elementos deu origem ao deutério, que, ao colidir com outros prótons, nêutrons ou mais deutério, transformou-se em hélio.

Contudo, nos momentos iniciais do Big Bang, as temperaturas eram tão extremas — e a energia, tão elevada — que o deutério acabava sendo destruído. Assim que a temperatura diminuiu um pouco, a produção de deutério pôde começar; porém, chegou um ponto em que o ambiente ficou frio demais para que a reação continuasse.

Todo esse processo dura cerca de 3 a 5 minutos, segundo as fontes. Pelo menos, era o que sugeriam as hipóteses existentes. Com o passar do tempo, os níveis de hélio seriam alterados pelo surgimento de estrelas, mas, naqueles instantes iniciais, o hélio era, de fato, uma consequência do Big Bang.

Agora, graças a este novo estudo, a hipótese ganha força, pois foi detectada uma massa de 25% na forma de hélio naqueles primeiros minutos. É o que indicavam os cálculos e, agora, também o que foi observado pelos espectrógrafos.

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Um ponto a favor do Modelo Padrão da Física

Evan Skillman, um dos autores do estudo, mencionou que esta é, possivelmente, uma das descobertas mais importantes de seus 40 anos de carreira. Afinal, ao medir — com uma margem de incerteza tão pequena — o que ocorreu nos primeiros cinco minutos do Universo, confirma-se o que diz o Modelo Padrão da Física. As observações dão razão àqueles que fizeram as previsões baseando-se apenas em cálculos.

Imagem de capa | ESA e Planck Collaboration

Texto traduzido e adaptado do portal parceiro Xataka Espanha