JULHO/2.015 – Por: Carlos Alberto dos Santos, professor-visitante sênior da Universidade Federal da Integração Latino-americana
Em sua última coluna de 2014, Carlos Alberto dos Santos destaca a descoberta, há 50 anos, da radiação cósmica de fundo.
O estudo dessa radiação eletromagnéticafornece dados essenciais para se entender a evolução do cosmo.
Pelo que sabemos da literatura científica, o universo passou por diferentes condições de temperatura e constituição de seus componentes, desde a sua criação até os diasatuais.
Aparentemente tudo começou com a sopa primordial, uma extremamente densa e quente mistura de matéria e luz. A densidade de massa era tão grande, que os fótons de luz não podiam sair de lá. Bastava um pequeno deslocamento e logo eram absorvidos por alguma partícula.
De repente aquele universo primordial começou a se expandir em alta velocidade e explodiu, liberando seu conteúdo para formar o universo que hoje conhecemos. Essa explosão ficou conhecida como Big Bang, e a luz que saiu dali, conhecida como radiação cósmica de fundo (RCF), continua circulando e testemunhando o início douniverso.
O termo ‘luz’ aqui usado refere-se a qualquer radiação do espectro eletromagnético. Aluz visível aos nossos olhos só apareceu no cosmo cerca de 400 milhões de anos após o Big Bang, quando começaram a surgir as primeiras estrelas.
O que havia antes do Big Bang, ninguém sabe, e o que ocorreu logo depois só poderá ser inferido se as mensagens que a RCF é capaz de transmitir forem interpretadas.O Big Bang ocorreu há mais de 13 bilhões de anos, mas seus sinais transmitidos pela RCF só foram detectados e identificados como tais há 50 anos.A título de introdução, discutirei nesta coluna como a investigação dessa radiação eletromagnética fornece elementos importantes para se compreender a evolução douniverso.
Radiação cósmica de fundo
A RCF é um fraco sinal eletromagnético com frequência na faixa de micro-ondas (entreas ondas de rádio e o infravermelho). Ele é tão fraco, que pode ser confundido com ruídos produzidos pelos equipamentos de detecção.
Quando estavam realizando as medidas que resultaram na descoberta da RCF, Arno Penzias e Robert Woodrow Wilson chegaram a pensar que o sinal poderia ser um ruídoproduzido por fezes de pombos deixadas na antena receptora.
Diante da certeza de que aquele era um sinal cósmico, muito investimento foi feito parasua investigação. Por essa descoberta, Penzias e Wilson foram agraciados com o Prêmio Nobel de Física de 1978.
Com o avanço da tecnologia de detecção de sinais eletromagnéticos e com a ajuda de modelos cosmológicos elaborados desde a criação da teoria da relatividade geral, de Einstein, as observações de sinais da RCF permitem desenhar um cenário bastante razoável do que aconteceu logo depois do Big Bang e da evolução de eventos subsequentes.
Uma das alternativas para descrever tal cenário é viabilizada por meio do Modelo Cosmológico Padrão (MCP). De acordo com esse modelo, o universo começou airradiar quando a RCF foi produzida, 380 mil anos depois do Big Bang. No entanto, aluminosidade no visível só veio 400 milhões de anos após a explosão, quandosurgiram as primeiras estrelas.
Assim como a luz solar é polarizada ao interagir com partículas da atmosfera, a RCF, ao interagir com a matéria existente no universo primordial, deve ter sido polarizada em seguida à sua produção. O problema é que, de acordo com o MCP, só uma pequenaparcela dessa radiação foi polarizada, dificultando sua detecção.
Somente depois dos anos 2000 é que passamos a contar com recursos tecnológicos capazes de realizar esse tipo de medida. Entre tais recursos, destacam-se os sensores supercondutores de polarização e os sensores quânticos de corrente elétrica.
Modelos teóricos sugerem que pequenas variações na energia do universo, antes doBig Bang, produziram ondas gravitacionais, como aquelas previstas na teoria darelatividade geral, de Einstein.