Como o Universo Começou?

há 13 bilhões 800 milhões de anos o universo começou em um instante não havia nada e no seguinte havia tudo como isso é possível é talvez a maior questão de toda a ciência cruzando as fronteiras entre teoria e experimento física e filosofia tudo o que sabemos sobre o universo gira em torno de mecanismos processos e causalidade buscamos compreender as razões por trás da existência das coisas como as vemos no entanto no nível mais fundamental permanece sem resposta à questão de como e por o universo inteiro surgiu essa falta de explicação Contudo não se deve à

falta de esforços para desvendá-la talvez como o famoso cosmólogo Stephen Hawking supôs realmente não havia nada antes o tempo e o espaço segundo ele são propriedades inerentes e interligadas do universo que habitamos o início do universo portanto marcou também o início do tempo buscar algo antes do tempo seria tão sem sentido quanto procurar algo ao Norte do polo norte da terra ou talvez não tenha havido um início real mas sim um limite para nossa capacidade de observação cientistas acreditam que o universo passou por um período de expansão exponencial em frações de segundo conhecido como inflação

essa fase Explosiva deu origem ao Bang do Big Bang e preparou o terreno para tudo que se seguiu a inflação segundo alguns físicos pode ter se perpetuado em outras regiões do Cosmos gerando universos bolha em um multiverso eterno ou talvez nosso universo atual seja simplesmente o mais recente em uma longa e potencialmente infinita série de Cosmos em expansão e contração uma teoria conhecida como Big Bounce nessa teoria o universo Não surgiu do nada mas sim de um estado anterior de contração o universo segundo essa perspectiva passa por ciclos eternos de expansão e contração em um

processo cíclico ou talvez Nossa compreensão da escala seja fundamentalmente incompleta o físico Roger penrose considerou as propriedades das formas independentemente de seu tamanho e acredita que podemos fazer o mesmo com o Cosmo nessa ideia o universo perde a noção de tempo e escala no infinitamente pequeno e no infinitamente grande e se torna para todos os efeitos equivalente o jogo de Xadrez é jogado da mesma maneira em um tabuleiro que cabe no seu bolso ou que se estende por todo um Pátio ou talvez nosso Cosmo tenha surgido como uma colisão transitória de dimensões a teoria das

supercordas busca explicar os fundamentos da realidade como pequenas cordas vibrantes em um espaço de 11 dimensões as três dimensões do espaço e a dimensão do tempo que experimentamos em nosso universo seriam apenas uma única brana nesse espaço multidimensional com o início e o crescimento do universo ocorrendo a partir da colisão de branas de ordem superior ou talvez haja algo mais em algum canto da matemática ou da física que ainda não iluminamos e que por enquanto escapa a nossa compreensão por enquanto a história da origem do nosso universo permanece um mistério uma múltipla escolha escolha sua

própria aventura no entanto há 13 bilhões 800 milhões de anos o universo realmente começou Esta é a história do que aconteceu em seguida Onde fica o lugar mais quente do Universo Você pode esperar encontrar o lugar mais quente do Universo em um reator de fusão natural no centro de uma estrela lá as temperaturas atingem meramente 15 milhões de graus cus o suficiente para incinerar qualquer ser vivo em um instante fenômenos ainda mais violentos no Cosmos são as super novas a morte dramática de estrelas massivas durante a explosão camadas super aquecidas de gás são ejetadas por

muitos anos luz em todas as direções deixando uma estrela de nêutrons compactada em seu centro as temperaturas nas supernovas excedem em muito as dos fornos Estelares alcançando 100 bilhões de graus C Mas esta ainda não é a temperatura mais alta que se pode encontrar na verdade a temperatura mais alta já registrada em qualquer lugar do universo não foi encontrada em estrelas ou supernovas mas sim na terra a 100 met abaixo do solo coberto de Neve perto das margens do Lago leman na Suíça e esta temperatura não aconteceu por um processo natural mas sim pelos esforços

combinados de centenas de cientistas e Bilhões de Dólares em pesquisa e desenvolvimento no grande colisor de hadrons do CNE onde partículas individuais são aceleradas a velocidades próximas da luz e colidem umas contra as outras a colisão de dois átomos de chumbo em 2012 produziu brevemente uma temperatura de cerca de 5,5 trilhões de graus C 50 vezes mais quente do que uma Supernova mas até essa temperatura extrema não é a mais alta possível a temperatura não é nada mais do que uma medida da energia cinética das partículas ou seja seu movimento e vibração o zero absoluto

marcando 0 kin equivalente a men 273 GC é o limite inferior teórico onde as partículas hipoteticamente parariam completamente de se mover no entanto alcançar o zero absoluto é impossível na prática pois sempre haverá alguma energia residual nos sistemas físicos mas também existe um limite superior para a temperatura um quente absoluto que marca a temperatura mais alta Antes que as próprias partículas sejam dilaceradas por sua própria energia essa temperatura conhecida como temperatura de plk é de cerca de 1,4 x 10 elevado a 32 k ou cerca de 141 Milhões De Milhões De Milhões De Milhões de

graus cel Max plk físico teórico alemão que deu nome a essa temperatura incrivelmente escaldante foi um dos fundadores da física quântica suas ideias revolucionárias sobre a ação da Luz em pedaços discretos de energia chamados fótons lançaram as bases para a compreensão moderna da física atômica e subatômica mas também o levaram a considerar a quantidade fundamental de outros fenômenos naturais plk utilizou constantes universais como a velocidade da luz a força da gravidade e sua própria constante de plk derivada de seu trabalho sobre radiação eletromagnética para definir outras quantidades fundamentais na física ele definiu o comprimento de

plk a menor quantidade de distância como cerca de 1,6 x 10 elevado a men 35 M cerca de 100 quintilhões de vezes menor do que um próton e o tempo que a luz leva para viajar essa distância minúscula através de um vácuo é o tempo de plk que equivale a 5,39 x 10 elevado a men 44 segundos a temperatura de plk essa medida prática de calor absoluto é a temperatura na qual o comprimento de onda da radiação térmica atinge o diâmetro de Planck o menor comprimento de onda possível essa temperatura extrema marca o limite superior

do calor no universo onde as leis da física quântica se tornam dominantes e a matéria se desintegra em suas partículas subatômicas constituintes é natural que o cérebro humano tenha dificuldade em compreender números como a temperatura de PL pois Nossa evolução nos adaptou a escalas relevantes para a nossa sobrevivência as unidades de plk extremamente pequenas no caso do comprimento e extremamente grandes no caso da temperatura podem parecer abstratas para o nosso senso comum no entanto a temperatura de planque assume um papel crucial na cosmologia no momento incomensuravelmente minúsculo do Big Bang quando o universo era incomensuravelmente

vasto e quente a temperatura teria se aproximado da temperatura de plan essa temperatura extrema influenciou a formação das partículas subatômicas e a expansão do universo moldando a realidade como a conhecemos hoje o universo em que vivemos está em constante expansão tornando-se cada vez menos denso essa expansão cósmica tem sido um processo contínuo ao longo de toda a história do universo os cientistas ainda não sabem se o universo é infinito ou finito se for infinito ele sempre existiu não tendo um ponto de origem no tempo nesse caso em vez de ter se originado de um único

ponto o universo teria começado infinitamente grande e ao longo do tempo teria se tornado menos denso expandindo-se e diluindo a sua matéria e energia no entanto nosso universo observável é diferente o universo observável é apenas uma fração ínfima do universo total é a parte do Cosmos que podemos ver interagir ou com a qual podemos ter alguma comunicação limitada pela velocidade da luz e pela distância que ela percorreu desde o Big Bang há 13,8 bilhões de anos mas conforme viajamos de volta no tempo essa parte observável do universo encle e se torna mais compacta até que

finalmente chegamos a um momento em que tudo dentro dele tinha apenas uma única unidade de tempo de planc de idade um único comprimento de plan de diâmetro e com todo o nosso universo observável compactado em um espaço tão minúsculo a temperatura de todo o cosmo estava localizada exatamente nas temperaturas de plk pode não ser nenhuma surpresa que esse momento 100 milhões de trilhões de trilhões de trilionésimo de um segundo após o início do tempo e do espaço é conhecido como era de plk e é um período extremamente misterioso e pouco compreendido pois as leis da

física como as conhecemos ainda não haviam se formado completamente no universo atual tudo o que vivenciamos é governado por certas leis imutáveis da natureza que são em última análise controladas pela interação de quatro forças principais a força nuclear forte que mantém os átomos Unidos a força nuclear fraca que governa certos tipos de radioatividade a força eletromagnética que distribui energia em grandes distâncias e a gravidade tal como Max plk previu no final do século X as forças forte fraca e eletromagnética podem ser quantizadas ou seja representadas e compreendidas como pequenas e indivisíveis unidades de interação semelhantes

a partículas de matéria essas partículas mensageiras são conhecidas respectivamente como gluons força forte bosons w e z força fraca e fótons força eletromagnética a gravidade no entanto se destaca das demais forças ao contrário das outras três que podem ser quantizadas e representadas como pacotes minúsculos de energia a gravidade ainda resiste à quantização Albert Einstein com sua teoria geral da relatividade revolucionou a nossa compreensão da gravidade ele a concebeu como a curvatura do espaço-tempo uma distorção no próprio tecido da realidade causada pela presença de massa e energia essa teoria inovadora foi confirmada por diversos experimentos em

grande escala e a curvatura do espaçoo induzida pela gravidade é agora reconhecida como uma propriedade fundamental do universo afetando toda a matéria e energia dentro dele portant durante a era de PL muito antes de qualquer uma das leis convencionais da natureza prevalecer foi a gravidade que se manifestou primeiro contudo a teoria da relatividade de Einstein que descreve a gravidade com sucesso em escalas maiores não se aplica à era de plk isso ocorre porque nesse período todo o nosso universo observável estava condensado em uma área muitos trilhões de vezes menor do que um próton e a

relatividade geral simplesmente não possui as ferramentas matemáticas para lidar com essa escala extrema em escalas suficientemente pequenas para as quais podemos considerar as partículas subatômicas individuais da matéria ou as partículas mensageiras quantificadas da força e energia um conjunto totalmente diferente de regras a mecânica quântica nesse regime nada está onde você espera que esteja e o próprio ato de observar muda o resultado ao contrário da física clássica que lida com absolutos os físicos quânticos consideram probabilidades e nada permanece igual por muito tempo felizmente para nós o mundo quântico Sem Lei só Reina em escalas nanoscópicas quando

alcançamos magnitudes com as quais estamos mais familiarizados a estranheza probabilística da mecânica quântica se torna menos Evidente e a relatividade geral de Einstein retoma seu papel dominante na descrição da gravidade mas durante a era de plk universalmente nanoscópica não há como escapar do Quantum e aqui reside o problema nenhuma das teorias físicas que conhecemos hoje era capaz de descrever completamente o que estava acontecendo naquele momento a relatividade geral de Einstein que descreve a gravidade com sucesso em escalas maiores não se aplica a essa escala extrema a mecânica quântica por outro lado embora eficaz na descrição

do mundo subatômico não pode explicar a gravidade essa incompatibilidade fundamental entre as duas teorias representa um dos maiores desafios da física moderna na busca por uma teoria unificada que possa reconciliar a relatividade geral e a mecânica quântica os cientistas desenvolveram diversas teorias uma das mais famosas é conhecida como gravidade quântica essa teoria tenta explicar como a gravidade se comporta em escalas extremamente minúsculas como na era de plan e como ela se relaciona com as outras três forças fundamentais da natureza infelizmente Os experimentos para testar as teorias da gravidade quântica são extremamente desafiadores as energias necessárias

para produzir e estudar as partículas mensageiras em laboratórios são muito maiores do que as que podemos alcançar com Os Atuais aceleradores de partículas para sondar a gravidade durante os extremos da era de plk seria necessário um acelerador de partículas do tamanho do nosso sistema solar O que é impraticável Porém isso não impede a especulação e a investigação uma ideia sugere que a gravidade como as outras forças fundamentais é comunicada por uma partícula mensageira chamada Graviton no entanto a gravidade é uma força muito mais fraca que a outras tornando a detecção do Graviton extremamente difícil outra

teoria a gravidade quântica em loop é bem diferente ela propõe que a geometria do espaço-tempo é pixelada nas menores escalas reescrevendo as equações da relatividade geral em termos de linhas ou Loops essa abordagem torna os cálculos da gravidade em escala quântica mais gerenciáveis e talvez a principal solução possível para a gravidade quântica continue a surgir em segundo plano na física teórica a Teoria das Cordas propõe que as partículas subatômicas como elétrons e quarks não são pontos mas sim cordas minúsculas e vibrantes as diferentes vibrações dessas cordas determinam o tipo de partícula que elas representam incluindo

as partículas que transmitem as forças fundamentais da natureza como a força forte a força fraca e a força eletromagnética bem como a indescritível força da gravidade E no entanto para que a matemática da teoria das cordas funcione é necessário considerar a existência de 10 ou 11 dimensões muitas das quais estão dobradas sobre si mesmas ou compactadas em estruturas bidimensionais ou pentadimensional chamadas branas as branas são os objetos fundamentais da teoria M uma teoria abrangente que busca unificar todas as forças e partículas da natureza cada uma dessas hipóteses sobre como a gravidade quântica realmente pode funcionar

é mais Alucinante do que a outra enraizada nas Abstrações da Matemática quase impossível de visualizar e ainda assim é exatamente isso que estamos tentando fazer quando voltamos nossos pensamentos para imaginar a primeira fração de segundo do nosso universo durante a era de plk ironicamente foi na década de 50 quando a ciência da mecânica quântica ainda estava em sua infância que o físico teórico americano John Archibald willer nos forneceu uma descrição tangível das condições naquele tempo turbulento e confuso ele imaginou o universo primitivo como sendo composto por uma espuma quântica borbulhante e dinâmica essa espuma quântica

como willer a descreveu surge devido à natureza dinâmica e imprevisível das interações na escala quântica o princípio da incerteza de Heisenberg compromete seriamente nossa capacidade de definir comprimento tempo ou energia em qual qualquer ponto dentro do universo do tamanho de plk e portanto o espaço-tempo contínuo e coerente com o qual estamos familiarizados hoje é substituído por uma textura inerentemente imprevisível e variável semelhante a uma espuma que muda e muda aleatóriamente microbac negros e buracos de minhoca quânticos surgem espontaneamente e desaparecem sem deixar vestígios sem nenhuma causa e efeito aparente nesse Cosmo altamente energético super compacto

e miniaturizado por um breve momento tudo é possível mas após apenas 100 milhões de trilhões de trilhões de trilhões de vezes um segundo a era de plk chega ao fim a imprevisibilidade e o caos quântico dão lugar a um universo em expansão e resfriamento gradual as condições extremas da era de plk impedem que nossas teorias físicas atuais sejam aplicadas com precisão Mas a partir desse momento elas terão pelo menos uma oport de descrever o que está a acontecer tudo em nosso universo é controlado e definido pelas quatro forças fundamentais da natureza essas forças interagem com

a matéria e a energia de maneiras diferentes moldando a estrutura do universo e influenciando tudo o que acontece nele imagine Ligar sua televisão a gravidade o mantém firmemente preso ao assento da sua cadeira mantém a atmosfera da terra perto da superfície e mantém a terra em órbita ao redor da nossa estrela mais próxima proporcionando um ambiente habitável para sua existência contínua ainda assim apesar disso a gravidade é relativamente fraca e você pode superá-la com os músculos de um único braço para levantar o controle remoto em resposta ao seu toque no botão luz infravermelha invisível radiação

eletromagnética se projeta através da sala de estar da frente do controle remoto a imagem ganha Vida Diante de você através de milhões de pequenos pixels emitindo luz visível outra forma de radiação eletromagnética que viaja de volta pela sala e entra em seus olhos seus próprios globos oculares são Maravilhas de inovação evolutiva mas em última análise dependem das propriedades e comportamentos dos átomos dentro deles elétrons e núcleos mantidos Unidos Pela força eletromagnética os próprios núcleos atômicos são mantidos unidos pela força nuclear forte prótons e nêutrons forçados a ficarem juntos no centro do átomo não só isso

esses prótons e nêutrons são realmente uma combinação de três partículas subatômicas menores chamadas quarks que também são ligadas pela mesma atração cada átomo em seu corpo na televisão na existência em si depende dessa força à medida que seus olhos focam e você se envolve com as imagens que se movem na tela diante de você cada um dos nervos dentro do seu cérebro dispara até 200 vezes por segundo todo esse potencial elétrico coordenado Depende de um equilíbrio adequado de potássio no corpo como os outros elementos o potássio é mantido unido pela força nuclear forte mas há

algo mais em jogo também porque o potássio é levemente radioativo e cerca de 5000 átomos de potássio decaem radioativamente a cada segundo um decaimento ul pela força nuclear fraca e a 150 milhões de quilômetros de distância o núcleo do nosso sol queima com o calor de um forno Estelar alimentado pela fusão de hidrogênio em Hélio essa reação incrivelmente poderosa é responsável pelo calor que mantém a terra habitável e em escala galáctica pelos próprios elementos que compõem o planeta a televisão e você e tudo isso também depende da força nuclear fraca ela pode ser fraca no

nome mas é podos em seu alcance cada uma dessas quatro forças fundamentais gravidade eletromagnetismo e as forças nucleares forte e fraca atuam juntas para moldar nossas experiências do universo e tem sido assim para a maioria da história de bilhões de anos do nosso Cosmo mas nos primeiros momentos do tempo as condições conspiraram para criar um conjunto muito diferente de regras derivadas dos mesmos ingredientes físicos básicos durante a era da grande unificação que se seguiu A Era de plk havia apenas duas forças Mas como isso poderia ser possível a chave para visualizar isso reside em um

cara ou coroa jogue uma moeda para decidir entre duas opções igualmente ponderadas cara para um time coroa para o outro a decisão só é alcançada quando a moeda se estabiliza após o lançamento quando a energia fornecida pela flexão do polegar e do indicador é totalmente gasta e o disco para antes disso quando a moeda ainda está imbuída de energia e está girando pelo ar ou pela mesa é quase impossível até mesmo distinguir suas Duas Faces as duas opções disponíveis para você existe apenas uma única esfera giratória com características próprias é isso que encontramos quando examinamos

os comportamentos das forças fundamentais em energias superiores as energias que estavam presentes no universo Nascente aumente drasticamente a temperatura e as propriedades individuais da força nuclear fraca e da força eletromagnética começam a enfraquecer e se confundem uma com a outra não vemos mais a cara distinta do eletromagnetismo e a coroa da força fraca mas sim a força giratória sem rosto das duas Unidas a chamada força eletrofraca aumente ainda mais essa energia e o conceito de moeda giratória se aplica novamente à força forte e a eletrofraca com temperaturas suficientemente altas essas também se confundem em um

único todo Unificado em um processo conhecido como grande unificação essa unificação final de três das principais forças fundamentais dá origem ao que é conhecido como força eletroforte embora essa teoria da grande unificação da moeda giratória ainda não tenha sido comprovada experimentalmente de forma definitiva mesmo que as colisões energéticas dentro de aceleradores de partículas possam nos apontar para a junção do eletromagnetismo e da força fraca seriam necessárias energias de alguns milhões de milhões de vezes maiores para que a força forte perdesse sua identidade da mesma forma mesmo os fenômenos mais energéticos no universo hoje como supernovas

e os jatos emitidos dos polos de buracos negros ainda são 1 milhão de vezes fracos demais e quanto à gravidade a quarta força fundamental ser eventualmente aceita na unificação essa é uma questão para a misteriosa e imprevisível era de plk e é mais um problema para as teorias concorrentes da gravidade quântica resolverem ainda assim a teoria da grande unificação como é conhecida é uma forte candidata para explicar o funcionamento do universo logo após a era de plk por um período cerca de 10 milhões de vezes mais longo que toda a era de plk o universo

se expandiu e esfriou mas é um testemunho de quão pequeno tudo começou que mesmo ao final desse tempo o Cosmos inteiro ainda era menor que um único quark a menor partícula de matéria conhecida hoje com a energia latente desse Cosmos comprimida em um espaço tão pequeno a temperatura atingiu 100 trilhões de trilhões de graus alguns trilhões de vezes mais alta do que o grande colisor de hadrons jamais conseguiu Essas eram as condições para a época da grande unificação governada pela força eletroforte e as bizarras interações que ela provoca o minúsculo Cosmos estava cheio de partículas

passando por uma crise de identidade Extrema fótons se transformavam espontaneamente em pares matéria antimatéria criando quarks e léptons mas essas partículas nascentes eram desesperadamente efêmeras decaindo rapidamente de volta em fótons assim que se formavam bosons Mensageiros dando quarks a se transformarem em léptons léptons em quarks matéria em antimatéria e vice-versa sob a regra caótica da grande unificação era uma liberdade total de energia e matéria de partículas tanto virtuais quanto reais até que um trilhão de trilhão de trilionésimo de segundo após começar a ficha cai as temperaturas caem para meros mil trilhões de trilhões de graus

tornando-se frias o suficiente para que a força forte se liberte para que duas forças se tornem três e tudo muda novamente e ainda assim há um problema com esse cenário embora essas teorias possam descrever adequadamente o comportamento das partículas nos primeiros momentos após o Big Bang elas não explicam o Cosmos em larga escala que eventualmente virá a existir quando comparamos as condições iniciais com o resultado final do universo o Big Bang parece falho em Julho de 2022 o icônico telescópio espacial James web estava bem estabelecido em órbita ao redor do sol a 1 milhão e

meio de kilômetros no espaço após uma jornada angustiante de um mês e uma fase de implantação e calibração que durou quase um ano ele finalmente estava pronto para iniciar suas operações científicas de fato mas quando focou seus 18 espelhos Dourados em algumas das regiões mais profundas do universo observável os cientistas ficaram chocados após ver as imagens retornadas do Telescópio revolucionário a astrofísica Americana Alison Kirk Patrick escreveu na revista científica Nature que se encontrou deitada acordada às 3 da manhã perguntando-se se tudo o que ela havia feito estava errado em um mês essas imagens E os

comentários de Kirk Patrick ganharam vida própria a velocidade fixa da Luz significa que quanto mais fundo ol no espço mais Voltamos no tempo e em distâncias correspondentes a apenas 200 milhões de anos após o início de tudo o telescópio James web viu galáxias não só isso mas essas galáxias estavam ordenadas com muito mais estrutura do que se pensava ser possível as teorias de formação de estrelas e galáxias não tinham como explicar isso e foi isso que preocupou tanto Kirk Patrick infelizmente logo suas preocupações for para lançar dúvidas sobre o Big Bang com alguns meios de

comunicação alegando que o telescópio de próxima geração havia refutado a teoria histórica com suas primeiras imagens felizmente essas preocupações foram enfadas Alon Kirk Patrick estava preocupada especificamente com as teorias sobre a formação de galáxias e não com a criação de todo o Cosmos a estrutura inexplicável das primeiras galáxias sugeria que havia uma pea falando EMS mas isso Não significava que todo o nosso conhecimento estivesse errado era mais uma tempestade em um copo d'água um desafio intrigante mas não uma catástrofe científica dessa perspectiva a teoria do Big Bang está segura pelo menos por enquanto no entanto

como uma explicação abrangente de como o universo moderno surgiu o Big Bang enfrenta ameaças mais graves há muito tempo existem fenômenos observados na estrutura em larga escala do universo atual que ainda não são totalmente explicados um desses fenômenos é a temperatura média do universo embora as estrelas queimem a vários milhões de graus celus e o espaço vazio esteja apenas alguns graus acima do zero absoluto a temperatura média que observamos em qualquer direção é notavelmente semelhante - 270º C em todo o universo todos os 93 bilhões de anos luz de diâmetro dele apresentam essa uniformidade térmica

Mas como isso é possível se o universo tem se expandido gradualmente por quase 14 bilhões de anos como podem dois pontos a mais de 14 bilhões de anos luz de distância terem se equilibrado termicamente sem violar a velocidade da luz a homogeneidade térmica que observamos hoje implica que o universo tinha essa homogeneidade desde seus primeiros momentos algo extremamente Improvável considerando a natureza das flutuações quânticas no universo Inicial e compacto este dilema é conhecido como o problema da homogeneidade ou problema do horizonte mas h mais a teoria geral da relatividade de Einstein descreve como objetos massivos

criam curvaturas no espaço-tempo que então governam o movimento e a evolução da matéria dentro desse espaço-tempo estrelas galáxias e buracos negros deixam marcas locais na estrutura do espaço-tempo mas em escalas maiores essas imperfeições se equilibram resultando em uma estrutura mais suave assim como a temperatura média do universo essa suavidade na grande escala parece variar muito pouco o universo nas maiores escalas parece plano se a densidade geral da matéria no universo for suficientemente grande o espaço-tempo será o que chamamos de curvado positivamente dobrando sobre si como a superfície de uma esfera Isso significa que eventualmente a

gravidade exercida por toda a matéria no universo será suficiente para desacelerar e eventualmente reverter a tendência de expansão colapsando o universo de volta sobre si em um chamado Big crunch ou em português o grande colapso em contraste se a densidade geral for muito menor resultará em uma curvatura negativa do espaço-tempo dobrando-se de maneira aberta como a superfície de uma cela com essa geometria a gravidade nunca superará a expansão e o Cosmos Continuará a crescer para a eternidade qual dessas geometrias Gerais é verdadeira tem grandes implicações para a evolução Futura do nosso universo e por isso

tem sido a preocupação dos astrônomos tentar medir a curvatura Geral do Cosmos que podemos ver e contra intuitivamente parece ser completamente plana assim como o problema do Horizonte a probabilidade de isso ser o caso é incrivelmente pequena por razões óbvias isso é conhecido como o problema da planicidade e há um problema adicional que prejudica nossas teorias do Cosmos no primeiro trilionésimo de segundo parece não haver monol magnéticos em todo o universo cargas elétricas existem em pares positivos e negativos cancelando-se mutuamente para resultar em um todo estável e neutro de maneira semelhante os imans são encontrados

com polos norte e sul com linhas de campo magnético fluindo entre eles para produzir um todo estável e equilibrado no entanto no universo encontramos cargas elétricas isoladas como prótons positivas e elétrons negativas contudo nunca observ polos isolados para í não importa onde olhem no Cosmos ainda não encontramos um monolo solitário sem seu par oposto assim foi em uma noite de dezembro de 1979 enquanto tentava resolver o Mistério dos Monópolis desaparecidos que o físico teórico Alan Gut encontrou uma solu notável sua proposta não só abordava oa dos monopolos mas também resolvia os problemas do Horizonte e

da planicidade gth propôs que em vez de se expandir gradualmente ao longo de bilhões de anos o universo poderia ter passado por um período de inflação repentina e quase instantânea esse mecanismo de inflação permitiu que o universo aumentasse muitas vezes seu tamanho original em uma fração de segundo antes de desacelerar para uma expansão mais linear o período inflacionário descrito por Gut envolveu o universo dobrando de tamanho aproximadamente 90 vezes em menos de um trilionésimo de segundo essa expansão exponencial alterou fundamentalmente a estrutura do Cosmos por quando a expansão exponencial entra em ação as coisas ficam

muito grandes muito rápido considere dobrar um pedaço gigante de papel ao meio e novamente e novamente se ele começar com 1 démo de milímetro de espessura a primeira dobra dobrará para do Dé E a próxima o levará para pouco menos de meio MM uma terceira dobra ou dobra novamente e agora ele tem a espessura de uma unha até agora nada de extraordinário mas quando você chega à sete dobras a folha única agora atingiu a espessura de um caderno inteiro 10 dobras e será tão espesso quanto a largura da sua mão o recorde mundial para realmente

fazer esse experimento está em apenas 12 dobras em 2002 uma estudante americana dobrou um pedaço de papel de seda com mais de 1,2 km de comprimento em um pacote com mais de me m de espessura mas se fosse possível fazer e manusear uma folha ainda maior dobras adicionais aumentariam a espessura astronomicamente 23 dobras farão o papel ter cerca de 1 km de espessura e 30 dobras serão suficientes para levá-lo ao espaço subindo a 100 Km da superfície da terra 42 dobras o levarão à Lua e 51 o levarão ao sol 81 dobras farão o papel

ter a largura da Galáxia de Andrômeda com cerca de 141.000 anos luz de diâmetro e 90 dobras equivalente às 90 duplicações que Gut propôs para o período do inflacionário transformarão esse único pedaço colossal de papel em uma pilha dobrada maior do que todo o superaglomerado de virgem com 130 milhões de anos luz de diâmetro essa incrível inflação é o que Allan gth propôs para todo o universo em menos de um trilionésimo de segundo após a confusa turbulência da era de plk e da era da grande unificação o Cosmos quente e hiperdenso explodiu para mais de

um octilhão de vezes seu tamanho original foi essa inflação que realmente colocou o bang no Big Bang o universo que um momento antes era tão quente energético e cheio agora se tornava vasto vazio e frio essa transformação drástica é uma solução elegante para os três problemas que afligem a teoria do Big Bang problema do Horizonte a inflação teria suavizado quaisquer irregularidades iniciais problema da planicidade a expansão rápida explica porque o universo parece plano em larga escala ausência de Monópolis magnéticos a inflação diluiu os monopolos magnéticos tornando-os extremamente raros essa inflação nos permite considerar a possibilidade

de que o imenso universo que vemos não seja realmente tudo o que existe é apenas uma bolha de universo observável cujo tamanho é definido pela velocidade da luz a quantidade de tempo que passou e a expansão que ocorreu desde o início dos tempos graças à inflação e a expansão subsequente Nossa bolha observável tem cerca de 93 bilhões de anos luz de diâmetro Mas ainda é apenas uma fração do universo como um todo e é nessa extensão invisível que as respostas para nossos problemas podem ser encontradas o problema do Horizonte que trata da homogeneidade térmica do

universo só é um problema se essa homogeneidade se aplicar a todo o universo Entretanto a teoria da inflação propõe que o universo primordial embora compacto continha variações térmicas extremas essas variações foram lançadas para longe umas das outras durante a expansão exponencial nossa parte local do universo observável representa apenas uma fração do todo antes da inflação essa fração estava em equilíbrio térmico consigo mesma mas outras partes do universo que não podemos observar podem ser radicalmente diferentes da mesma forma o problema da planicidade da curvatura do espaço-tempo só é uma coincidência intrigante se a Planura observada se

aplicar a todo o universo no entanto se Estamos vendo apenas uma pequena fração do todo é impossível afirmar se isso é verdade ou não a Planura aparente pode ser uma questão de perspectiva assim como o horizonte do Oceano parece plano da Costa mas revela sua curvatura quando visto de grande altitude o Cosmos Mais amplo pode ser curvado positivamente curvado negativamente ou uma combinação de ambos no entanto somos capazes de ver além da nossa própria Costa cósmica e finalmente a ausência de Monópolis magnéticos só é um problema se assumirmos que eles estão faltando em todo o

universo se os Monópolis existissem no universo primordial Na quantidade prevista pelos nossos modelos a inflação exponencial teria espalhado os a ponto de estarem distribuídos em aproximadamente um por universo observável dado que estamos procurando um único Monópolis de anos luz de diâmetro não é surpreendente que ainda não tenhamos encontrado nenhum a teoria da inflação agora é uma parte estabelecida da nossa compreensão dos primeiros momentos do universo desde a revelação de alut cosmólogos passaram os últimos 40 anos investigando o mecanismo pelo qual o universo poderia ter se expandido tão repentinamente e drasticamente o período inflacionário coincide com

a queda de energia e o resfriamento que marcaram o fim da grande unificação das forças fundamentais e o surgimento da força nuclear forte alguns cientistas teorizam que o decaimento das partículas mensageiras do boson X que carregavam a força eletroforte criou um forte campo de inflação este campo era carregado por uma nova partícula mensageira chamada inflat a energia esmagadora da inflação impulsionou a expansão exponencial do universo ampliando Instant ente irregularidades quânticas de escala microscópica para estruturas macroscópicas essas flutuações quânticas transitórias se tornaram regiões enormes de super densidade e energia que forneceriam as sementes para aglomerados galácticos

e superaglomerados no universo moderno toda essa expansão inevitavelmente resfriou e esvaziou o Cosmos levando a uma queda de 100.000 vezes nos níveis médios de energia os cientistas ainda não têm certeza do o motivo exato pelo qual a inflação parou mas quando isso aconteceu o campo e a partícula do inflat Tom decaíram despejando grande parte dessa energia de volta ao Universo em uma fase conhecida como reaquecimento este reaquecimento permitiu a criação decisiva da matéria e agora em um Cosmos maior e mais espaçoso as leis da natureza começaram a se aproximar de algo que finalmente podemos entender

e modelar Essa é a era eletrofraca que dura até cerca de 1 trilionésimo de segundo após o Big Bang neste estágio existem quarks e leptons matéria e antimatéria todos regidos pela gravidade pela força nuclear forte e pela força eletrofraca no entanto as temperaturas e energias ainda são muito altas para que a força forte tenha algum efeito real sobre as partículas super carregadas nesse turbilhão pós-infecção matéria energia embora a gravidade possa ter permeado o universo desde seu início há um componente principal ainda faltando tornando-a quase impotente até que as partículas recém formadas sejam dotadas de massa

elas permanecem descontroladas e sem governo levará outra queda de energia e outra transformação cosmológica antes que Alcancemos um universo que começamos a reconhecer como nosso a simetria está em todos os lugares em qualquer lugar que olhemos na natureza encontramos equilíbrio regularidade e harmonia geométrica seja em nossos próprios corpos ou nos corpos de todos os animais grandes e pequenos Nós seres humanos somos bilateralmente simétricos com nossos corpos espelhados ao longo de um eixo central Nossa percepção de beleza muitas vezes está ligada à simetria valorizando aqueles cujas características são mais harmoniosamente equilibradas essa simeta não é exiva

dos humanos outras criaturas desde as imponentes baleias até os humildes vermes out anim como estas do mar e ouros do marem simet maisai seadi deonto EA simet é vista não apenas nos animais mas também entre plantas fungos e até bactérias os cientistas Descobriram que a evolução tem uma clara preferência por essas formas balanceadas e simétricas possivelmente porque são mais simples de serem construídas e replicadas a partir de instruções genéticas relativamente simples e é a simplicidade matemática e algorítmica que está por trás das simetrias encontradas em todo o mundo natural não vivo na ciência a simetria

tem um significado muito mais amplo do que seu uso cotidiano significa que algo é o mesmo algo não muda Aconteça o que acontecer das leis da física a conservação de energia e momento o universo é inerentemente simétrico as cargas positivas são equilibradas com as negativas algumas partículas giram no sentido horário outras no sentido antihorário e se você medir a força da gravidade em alfa centauri obterá o mesmo resultado que no nosso sistema solar entretanto o universo não é perfeitamente M assim como o corpo humano tem pequenas assimetrias como o coração deslocado para um lado o

Cosmos também apresenta falhas em seu equilíbrio perfeito algumas partículas giram apenas em um sentido e há um desequilíbrio notável entre matéria e antimatéria além disso existem fenômenos que Campos elétricos podem realizar que Campos magnéticos não podem apesar de serem conceitualmente similares esses desequilíbrios são fund para a existência do universo como o conhecemos sem eles muitas das estruturas e processos que vemos ao nosso redor não seriam possíveis entretanto os cosmólogos acreditam que por um breve momento após o Big Bang tudo era perfeitamente simétrico durante aproximadamente um trilionésimo de segundo havia um equilíbrio perfeito mas essa simetria

foi rompida com a separação final das forças fundamentais e o surgimento de um novo componente essencial para a existência a massa assim como a queda de temperatura provoca mudanças de fase na água transformando vapor em líquido e depois em gelo sólido cada transição altera fundamentalmente as propriedades da substância e reduz sua simetria de maneira semelhante a diminuição de temperatura no jovem universo desencadeou mudanças de fase na energia e na matéria moldando seu comportamento e estrutura à medida que as quatro forças fundamentais finalmente se dividiram completamente e se cristalizaram como entidades separadas Surgiu uma nova era

no universo a era dos quarks definida pela primeira vez pelas interações da matéria para entender a era dos quarks é útil considerar as diferentes escalas do universo do maior ao menor o maior objeto único já descoberto no universo é provavelmente a estrela hipergigante uut com um diâmetro cerca de 700 vezes maior que o nosso sol se ela estivesse no centro do nosso sistema solar sua borda externa alcançaria além da órbita de Júpiter essa estrela Colossal como todas as estrelas é composta quase inteiramente de algumas das menores coisas que podem ser encontradas no universo átomos individuais

dos elementos leves hidrogênio e Hélio o hidrogênio o menor de todos os átomos tem um nome derivado da palavra grega para ív no entanto sabemos agora Graças aos avanços na teoria atômica no início do século XX que os átomos são divisíveis este conhecimento foi fundamental para o desenvolvimento de algumas das armas mais devastadoras da história da humanidade a bomba atômica átomos de hidrogênio e Hélio por toda a sua simplicidade são compostos de prótons nêutrons e elétrons que podem ser isolados e manipulados com relativa facilidade no entanto até mesmo esses prótons e nêutrons não são as

menores partículas fundamentais que existem os prótons e neutrons são compostos de unidades ainda menores chamadas quarks as propriedades dos quarks juntamente com as dos elétrons determinam em última análise as características e o comportamento de toda a matéria no universo da imensa estrela escute a você a busca pelas partículas fundamentais da matéria tem sido uma missão contínua e Vital para os físicos nos últimos 200 anos Os experimentos para investigar essas partículas exigem enormes quantidades de energia obtidas acelerando as a velocidades altíssimas e em seguida colidindo as emisores de partículas ao examinar os destroços dessas colisões os

cientistas conseguem montar uma imagem detalhada dos blocos de construção do universo a imagem resultante dessa pesquisas é conhecida como modelo padrão da física de partículas este modelo teórico fornece uma explicação abrangente para a composição e as interações de todas as partículas fundamentais conhecidas a matéria normal por exemplo é composta de prótons e nêutrons coletivamente chamados de hadrons esses hadrons por sua vez são formados por combinações de quarks os quarks possuem várias características incluindo massa carga elétrica e Spin além de uma propriedade conhecida como Core um termo que apesar do nome não está relacionado a cor

visual mas é usado para descrever como os quarks se combinam em grupos um próton que é carregado positivamente consiste em dois quarks up e um quark Down enquanto um nêutron que não tem carga é composto por dois quarks Down e um quark up existem outros tipos de quarks com nomes peculiares como Strange Charm top e botom esses quarks podem se combinar para formar partículas hadronic mais exóticas que são raramente observadas fora dos experimentos de física de partículas apesar dos intensos esforços para quebrar os quarks e investigar se são compostos de algo ainda Menor Os físicos

não encontraram nenhuma evidência que sugira isso os quarks até onde sabemos são fundamentais e indivisíveis além dos quarks os elétrons também desempenham um papel crucial na ura da matéria os elétrons que orbitam os núcleos atômicos são um tipo de partícula conhecida como lepton eles são fundamentais e assim como os quarks parecem ser indivisíveis o elétron carregado negativamente é o tipo mais comum de lépton encontrado na matéria normal mas existem outras variedades exóticas de léptons como muons e tons bem como vários tipos de neutrinos que podem ser observados nos detritos das colisões de partículas e assim

nosso modelo padrão da física de partículas consiste em 12 partículas fundamentais indivisíveis seis tipos de quarks e seis tipos de léptons cada uma dessas partículas possui uma contraparte de antimatéria além das partículas mensageiras das forças fundamentais essas partículas mensageiras são fótons para a força eletromagnética gluons para a força nuclear forte bosons w e z para a for nuclear fraca se existe uma partícula virtual para comunicar a gravidade através do espaço-tempo conhecida como Graviton ela ainda escapa da nossa detecção portanto atualmente os quatro bons de calibre se juntam às partículas de matéria para descrever tudo no

Cosmos pelo menos quase tudo há uma peça crucial faltando em nosso quebra-cabeças e esta peça é a massa cada elemento no universo do hidrogênio ao plutônio possui sua própria massa característica principalmente determinada pelo número de prótons e nêutrons em seu núcleo assim a maioria da massa de um átomo vem desses prótons e nêutrons contudo ao investigar mais a fundo a fonte final dessa massa não é tão simples descobriu-se que um próton pesa significativamente mais do que a soma de suas partes constituintes um próton é composto por três quarks mas as massas desses quarks representam apenas

9% da massa total do próton o restante da massa vem da energia armazenada dentro do núcleo uma relação intrínseca entre energia e massa identificada por Einstein com sua famosa equação e ig Mc elevado quadrado e das interações quânticas complexas dos gluons os mediadores da força nuclear forte portanto ao reconsiderar as massas de cada pedaço de matéria normal no universo mais de 90% dela não vem da matéria em si mas daer latente e do espaço vazio dentro dela contudo os quarks ainda possuem massa própria algo distinto dessa energia e a razão para isso permaneceu um mistério

por muito tempo enquanto fótons e gluons não possuem massa elétrons e neutrinos tem menos massa do que o menor quark no entanto o boson w mediador da força fraca é 40.000 vezes mais pesado que um quarup sendo mais pesado do que um átomo de Ferro inteiro o que causa essa incrível disparidade na massa e por que as partículas têm massa esta questão atormentou o físico teórico britânico Peter Higgs na década de 60 enquanto ele lecionava e pesquisava na universidade de Edimburgo em busca de uma solução Higgs sugeriu que todas as partículas surgiram no universo sem

nenhuma massa em algum momento dentro do primeiro milionésimo de segundo após o Big Bang um novo tipo de campo de energia surgiu e permeou todo o espaço-tempo conferindo massa às partículas esse campo conhecido como campo de higs seria responsável por dar massa às partículas ele seria comunicado por uma partícula mensageira quantizada chamada boson de higs esta partícula se juntaria às outras 16 do modelo padrão desempenhando um papel crucial na descrição dos comportamentos e interações da matéria no universo e ainda mesmo que a teoria de higs fosse sólida levaria quase 50 anos para finalmente encontrar o

elusivo boson de Higgs para fortalecer o apoio à pesquisa desta partícula esotérica o ministro britânico da ciência prometeu em 1993 comprar uma garrafa de champanhe para a melhor analogia que explicasse a ação e a importância do campo de rigs ao público em geral várias sugestões surgiram incluindo analogias com piscinas de charope prismas e Campos elétricos no entanto foi o físico David Miller do University College London quem finalmente reivindicou o prêmio com uma descrição centrada em uma festa de Coquetel movimentada em uma festa ele disse todos estão conversando Alegremente entre si e uma pessoa normal consegue

se mover pela sala com relativa facilidade mas quando uma figura mais popular um cientista notável no exemplo de Miller Entra na sala ele atrai a atenção dos festeiros todo querem falar com ele e seu Progresso pela sala é mais lento nesse caso a sala cheia de festeiros representa o campo de rigs e a figura popular é uma partícula que foi imbuída de massa para aqueles que estão longe demais para ver a pessoa influente um boato circula pela sala quando as pessoas se reúnem para discutir sua chegada essa ondulação física através da multidão pode ser considerada

o boson de higs mensageiro embora a analogia não seja perfeita ela resistiu ao teste do tempo e tempo era o que era necessário a busca pelo boson de Higgs foi longa e frustrante semelhante a procurar uma agulha em um palheiro esta busca intensificou-se nos anos seguintes culminando em um dos maiores experimentos da história da física moderna dois dos aceleradores de partículas mais poderosos o tevatron no fermilab nos Estados Unidos e o grande colisor de hadrons no CNE na Europa passaram anos esmagando partículas e examinando os destroços em busca do boson de Higgs o problema era

que embora Peter Higgs tivesse teorizado a existência do Campo E Do boson de Higgs suas teorias não especificam a energia necessária para manifestá-los ou as propriedades exatas dessas partículas então é como procurar uma agulha em um palheiro quando você não tem ideia de como uma agulha se parece porém em 2012 experimentos no grande colisor de hadrons realiz essa tarefa aparentemente impossível os cientistas confirmaram que haviam encontrado o bosum de Higgs provando assim a existência e a ação do campo de higs essa descoberta solidificou a partícula no modelo padrão e confirmou o papel do Campo na

evolução do universo primordial um trilionésimo de segundo após o Big Bang a força eletrofraca se divide catastroficas terminando com a simetria perfeita do universo os bons w que carregavam essa força decaem em fótons força eletromagnética e bosons w e z força nuclear fraca mas esse é apenas o começo da quebra de simetria o surgimento do campo de rigs por volta dessa época confere massa as partículas reais e virtuais que foram criadas espontaneamente durante a inflação e a divisão eletrofraca os bosons w e z tornam-se pesos pesados os quarks e os leptons obt suas massas de

acordo com seu tipo enquanto o fóton e o gluon continuam tão sem massa e ilimitados pelo rigs como antes medida que a era dos quarks se estabelece por vol de um bilionésimo de segundo após o Big Bang o universo se enche dos ingredientes para Form estelas planetas e eventualmente vida o plasma quark gluon que permeia o Cosmos inflado é a sopa primordial da qual todas as estruturas do universo emergirão nosso universo é um espetáculo de variedade e diversidade Existem estrelas que queimam rápido e explodem em pouco mais de 1 milhão de anos enquanto outras se

apagam lentamente durando trilhões de anos há uma infinidade de planetas gigantes gasosos mundos rochosos e até mesmo aqueles verdes e aquáticos prontos para abrigar vida nos mundos que abrigam vida a terra Encontramos uma diversidade impressionante de formas de vida desde bactérias que respiram enxofre ou metano até primatas autoconscientes que constroem telescópios e se questionam sobre seu lugar no Cosmos na vasta extensão do universo há um escopo quase infinito para a variedade embora existam aspectos da realidade que são imutáveis e constantes independentemente de onde você esteja no Cosmos ou como os Observe existem também números Mágicos

aparentemente sem relação com nenhuma outra lei ou fenômeno físico esses números chamados de constantes da natureza foram revelados um a um à medida que os cientistas expandem Nossa compreensão de como o universo se comporta e por ele se comporta como se comporta um exemplo clássico é a velocidade da luz no vácuo frequentemente considerado o limite de velocidade absoluto para qualquer coisa que viaja através do universo equivalente a 2,99 79 2458 x 10 elevado a 8 m/s ou [Música] 299.792 km/s Outro exemplo é a constante gravitacional Universal que descreve a força com que dois objetos se

atraem devido à gravidade seu valor é de 6,674 x 10 elevado a -1 m segundo ao quadrado por kg a lista continua existem constantes precisas e definíveis que relacionam à energia das partículas à sua temperatura ou temperatura à quantidade de radiação emitida a força dos Campos magnéticos produzidos por correntes elétricas e a força de um campo elétrico que se forma em resposta a cargas elétricas menos óbvias mas igualmente importantes as massas das partículas fundamentais também são definidas em quantidades constantes no entanto essas massas parecem arbitrárias sem uma explicação Clara para seus valores específicos nem mesmo

o mecanismo de rigs responsável por dar massa às partículas consegue desvendar esse mistério Por que essas relações naturais têm esses valores precisos Esse é um problema que até o grande físico Richard feinman considerou ao analisar a chamada constante de estrutura fina que essencialmente descreve a força das forças eletromagnéticas entre partículas definindo as chances de um elétron absorver um fóton seu valor aproximadamente 1 dividido por 137 parece aleatório sem nenhuma conexão aparente com outras leis físicas feinman se questionou Por que 137 por não 37 ou 135 ou 3000 a resposta embora ainda não completamente compreendida reside

na importância crucial da an de estrutura fina para o estado geral do universo se seu valor fosse muito maior ou menor a estabilidade dos prótons em todo o Cosmos seria comprometida dificultando a formação e a permanência da matéria o mesmo se aplica à maioria das outras constantes da natureza se a gravitação fosse mais fraca o universo seria uma sopa cada vez mais diluída de gás hidrogênio se fosse mais forte tudo seria engolido por buracos negros ou estrelas violentas impedindo a formação de planetas e Vida as muitas constantes da natureza podem parecer arbitrárias mas também são

perfeitamente ajustadas para permitir o universo diversificado e variado em que nos encontramos mas por quê Ainda não sabemos é uma mera coincidência um sinal de um criador controlando tudo ou como muitos cientistas propõem nosso universo é apenas um entre muitos cada um criado com condições e valores de constantes diferentes a vasta maioria desses universos hipotéticos seriam falhos e estéreis incapazes de sustentar a vida apenas aqueles com valores perfeitos nas constantes primordiais poderiam dar origem à variedade cósmica a longevidade e consequentemente a vida seja qual for a explicação esse ajuste fino é crucial desde os primeiros

instantes da existência um Bil após o Big Bang o universo era preenchido por uma sopa de quarks leptons e partículas virtuais as temperaturas e energias no entanto eram altas demais para que essas partículas interagissem entre si com o resfriamento em um milionésimo de segundo após o Big Bang o universo atinge a temperatura de um trilhão de graus celus gluons e quarks finalmente desaceleram sua vibração frenética permitindo que interajam pela primeira vez como vimos prótons e nêutrons são partículas compostas cada uma feita de três quarks mas as partes componentes de um próton dois quarks up e

um quark Down não são companheiros naturais os quarks up têm ambos carga positiva e cargas semelhantes se repelem quanto mais próximas as cargas semelhantes ficam mais fortemente se rejeitam então é necessária a força total da mais forte de todas as forças a força nuclear forte mediada por gluons para mantê-los Unidos em uma partícula adrn estável mas ao que parece a anatomia interna de um próton é ainda mais estranha do que poderíamos imaginar não só a maioria da Massa é composta de energia e dinâmica quântica mas a composição da matéria não é tão constante quanto poderíamos

imaginar às vezes um dos quarks típicos dentro de um próton pode se transformar espontaneamente em um quark Charm e sua contraparte de antimatéria a transformação é extremamente curta no entanto os quarks Charm rapidamente se recombinam Mas isso significa que os prótons são em última análise um borrão em constante mudança dos quarks normais conhecidos como quarks de Valência assim como gluons e quarks Charm como tanto os gluons quanto os Charmes transitórios podem ser considerados partículas virtuais Isso significa que a vasta maioria de um próton até 99% é composta de partículas que realmente não existem funcionamentos interos

de prons e nutons podem verdadeiramente bizarros no primeiro milésimo de segundo do univo eles estando parte vez mais proeminente dai do univ no grait da for frac neste plasma quente eo prém formados podem facilmente mudar de identidade para se tornar nêutrons e vice-versa é apenas quando a temperatura cai ainda mais à medida que o universo se aproxima de Um Segundo de idade que essa peculiaridade da força fraca se torna ineficaz e os prótons e nêutrons eventualmente desaceleram suas trocas durante esse chamado congelamento os radons escolhem uma identidade de uma vez por todas e É quando

isso acontece que as aparentemente arbitrárias constantes da natureza neste caso as massas dos quarks Up Down tem sua primeira oportunidade real de moldar o futuro do nosso Cosmos porque os quarks Down são mais pesados que seus primos up e os nêutrons contém dois quarks Down a massa de um nutron é muito ligeiramente maior que a do próton que contém dois quarks up assim à medida que as trocas de identidade finais ocorrem em um Cosmos em resfriamento constante a inclinação da energia descendente do pesado Neutron para o mais leve próton É favorecida sobre o esforço energético

intensivo na direção oposta é essa pequena diferença de massa que causa um desequilíbrio Na quantidade de prótons e nêutrons no universo resultando em aproximadamente sete prótons para cada nêutron essa proporção tem sido crucial para a formação do universo como o conhecemos os prótons são essenciais para a formação do hidrogênio e do Hélio que são o combustível das estrelas e os blocos de construção de todos os elementos mais pesados a abundância desses prótons em comparação com os nêutrons sem carga permite as interações fundamentais que levam à química e à biologia se as coisas tivessem sido ligeiramente

diferentes como uma massa menor para o quark Down durante o ajuste fino do universo o Cosmos que conhecemos Hoje seria radicalmente diferente se os nêutrons fossem mais leves que os prótons Eles teriam sido favorecidos durante o período de congelamento com uma quantidade maior de sem carga em comparação aos prótons a química como a conhecemos seria drasticamente limitada o hidrogênio que é composto apenas por um próton sem nêutrons não conseguiria permanecer estável por muito tempo alguns dos prótons mais pesados poderiam ter se unido a nêutrons antes de decaírem formando átomos de Hélio no entanto O Hélio

é considerado um dos elementos mais inertes sendo extremamente estável e pouco propenso a reações com superabundância de nêutrons que são geralmente inativos seria difícil imaginar a fusão nuclear ocorrendo o resultado seria um universo frio e escuro sem estrelas galáxias planetas e obviamente sem vida portanto podemos agradecer pela inclinação do universo em favor dos prótons em relação aos nêutrons Mas esse não é o único desequilíbrio importante na evolução do Cosmos existe também uma misteriosa porém vantajosa ausência de antimatéria em um futuro distante ao observarmos o céu poderemos por acaso testemunhar uma civilização Alienígena se autodestruir o

evento pode ser quase imperceptível como o brilho Sutil de uma estrela fraca mas representaria uma explosão energética de uma arma potente o suficiente para destruir um planeta inteiro a história nos mostra que conflito territorialidade e discórdia são temas comuns entre as civilizações da terra e não há motivo para acreditar que seria diferente em outras partes da galáxia em um mundo Alienígena em guerra assim como na terra A Busca Pela supremacia leva a uma corrida armamentista de armas afiadas a projéteis explosivos de nanomáquinas a bombas atômicas A Busca Pela arma mais destrutiva continua no entanto esses

extraterrestres avançados com sua superioridade tecnológica descobriram Como produzir e isolar partículas de antimatéria mantendo-as em um vácuo suspensas por forças eletromagnéticas aguardando o momento certo para serem utilizadas mas eles não necessitam de grandes quantidades de combustível ou qualquer mecanismo de disparo complexo no momento em que a antimatéria entra em contato com a matéria comum presente em abundância em seu planeta Natal ocorre uma Aniquilação mútua destruindo ambas e liberando uma imensa quantidade de energia apenas 1 g de antimatéria poderia liberar a mesma quantidade de energia que uma arma nuclear tradicional com cerca de 90 kg de

combustível E à medida que essa corrida armamentista avança os estoques de antimatéria aumentam seja por Ira confusão ou simples acidente a detonação de uma arma de antimatéria finalmente acontece a noite se transforma em dia Instant ventos abrasadores varrem cidades inteiras destruindo ambos os lados em conflito e aniquilando toda a vida no planeta o mundo é alterado por séculos Essa é a terrível possibilidade que surge quando a antimatéria entra em contato com a matéria no entanto estamos cercados por antimatéria todos os dias foi o físico inglês Paul dirac quem em 1928 primeiro previu a existência da

antimatéria tentando integrar a teoria da relatividade especial de Einstein com a nova ciência da mecânica quântica ele percebeu que suas equações se aplicavam não apenas a os elétrons com carga negativa mas também a equivalentes com carga positiva prevendo assim uma nova partícula para a ciência o anti elétron ou pitron 4 anos depois um físico americano Carl Anderson detectou essa partícula pela primeira vez utilizando um instrumento rudimentar chamado Câmara de nuvens desenvolvido para estudar Raios cósmicos com a confirmação da existência da antimatéria o cientistas começaram a explorar outras partículas de antimatéria na década de 50 o

acelerador bevatron na Califórnia detectou o primeiro antipróton e o primeiro antin Neutron enquanto em 1995 os cientistas conseguiram montar um átomo de anti hidrogênio atualmente a antimatéria é reconhecida em diversos contextos desde eventos astronômicos como supernovas e jatos de buracos negros até o processo de decaimento radioativo do potássio em uma banana que produz um Pósitron a cada 75 minutos aproximadamente assim embora antimatéria não seja mais exclusiva de cenários de ficção científica ela ainda é superada em grande quantidade pela matéria comum no universo com base na ausência de assinaturas de Aniquilação os físicos calculam que pode

haver apenas uma partícula de antimatéria para cada quadrilhão de partículas de matéria na Via Láctea esse desequilíbrio é crucial pois se as quantidades fossem iguais haveria uma Aniquilação Total deixando o universo sem a matéria necessária para formar estrelas e Planetas no entanto a origem desse desequilíbrio ainda intriga os físicos seria apenas mais um aspecto do ajuste fino do Universo no início a antimatéria teria se formado em junto com a matéria com pares de partículas se formando a partir de transformações espontâneas de energia dentro do primeiro bilionésimo de segundo do universo mas em um ambiente tão

denso elas não teriam durado muito antes de encontrarem seu oposto se aniquilando e se transformando novamente em energia esse processo de criação e Destruição espontânea continua Até que a temperatura do universo cai e nenhum novo par de quark antiquark ou lépton antil lépton é feito mas os gluons não discriminam quais tipos de matéria eles montam E à medida que os prótons e nêutrons estão sendo feitos pela primeira vez são acompanhados por um número igual de anti prótons e antin neutrons tudo deveria estar em equilíbrio a essa altura não deveria haver diferença na quantidade de matéria

e antimatéria e como os dois tipos de partículas se comportam de maneira Idêntica e são destruídos apenas em pares deveria continuar havendo quantidades iguais de cada Mas isso não é o que vemos entre 1 milionésimo de segundo e 2 minutos após o Big Bang o equilíbrio entre matéria e antimatéria mudou deixando apenas uma partícula de antimatéria para cada bilhão de partículas de matéria até hoje os físicos continuam buscando entender esse mistério que pode ser em parte resultado da quebra de simetria que ocorreu com o surgimento da força fraca nos experimentos deu nos anos 50 evidente

que os quarks e antiquarks são tratados ligeiramente de maneira diferente pelas leis naturais embora essa diferença seja Sutil é significativa oou bastante para ser observada ainda assim os cientistas não acham que isso seja suficiente para explicar porque a matéria Dominou a antimatéria no início do universo eles consideram a possibilidade de que uma outra partícula ainda não detectada e talvez já extinta tenha desempenhado um papel nesse processo essa ideia surge de outra forma de assimetria encontrada no modelo padrão cada partícula e antipartícula tem formas canhotas e destras representando um tipo de simetria chamada paridade mas há

uma exceção onde a simetria de paridade parece falha os físicos experimentais Só detectaram neutrinos canhotos enquanto todos os antin neutrinos são destros Onde estão os neutrinos destros e os anrin outros os cientistas especulam que eles podem ter existido nos primeiros momentos do universo dentro do primeiro milionésimo de segundo mas eram instáveis E decaíram se eles decaía em vez de antimatéria isso poderia explicar a dominação da matéria essa teoria é tentadora porém infelizmente não há muito que possa ser feito para prová-la até entendermos mais sobre esses misteriosos neutrinos ausentes e não será até que o universo

tenha cerca de Um Segundo de idade que os neutrinos terão algo a nos dizer quando dirigimos nosso olhar para as regiões mais distantes do céu noturno nos deparamos com Maravilhas em todos os tipos de luz há galáxias enroladas com delicadeza Nebulosas cheias de cores vibrantes e pontos de luz intensos conhecidos como quasares este último são buracos negros super massivos que ficam muito distantes no centro das galáxias engolindo matéria e Luz porém Além de sua luz brilhante os quasares também revelam uma característica peculiar do espaço profundo a floresta liman Alfa A constante velocidade da luz através

do vácuo em expansão do espaço significa que quanto mais distante Um objeto está mais antigo ele é assim quando vemos comas Ares a grandes distâncias estamos vendo-os como apareceram bilhões de anos atrás e a luz que eles emitem é desviada para o vermelho esticada para as partes vermelhas do espectro eletromagnético em comparação a como apareceriam normalmente mas quando examinamos as assinaturas espectrais de quasares tão distantes e Antigos há mais a ver do que apenas a luz deslocada para o vermelho que eles emitem em comprimentos de onda mais curtos também há quedas acentuadas na luz que

vemos e às vezes tantas que se agrupam densamente como uma espessa Floresta de Pinheiros Essa é a floresta lyman Alfa composta não de árvores mas de nuvens tênues de gás hidrogênio que permeiam o espaço intergaláctico quando a luz atravessa essas nuvens parte dela é absorvida resultando em Quedas no espectro de luz que detectamos aqui na terra Isso é o que está acontecendo com a luz de quasares distantes e Antigos com cada queda no espectro correspondendo a uma nuvem de hidrogênio visualizar essas estruturas tênues já é notável por si só mas há mais que podemos deduzir

da estrutura dessa Floresta espectral os astrônomos observaram que essas quedas de absorção são mais densas em aos desvio para o vermelho o que indica uma grande idade isso nos dá uma visão detalhada do universo primitivo e sua química no início o espaço estava cheio dessas nuvens de hidrogênio de baixa densidade que se tornaram locais de Nascimento Para estrelas e galáxias Semeando o universo nos primeiros momentos de sua existência quando um segundo se passa na história do universo muita coisa já aconteceu agora é uma mera temperatura de 10 bilhões de graus c é um caos de

partículas colidindo algumas emergindo como vencedoras desses encontros ferozes enquanto outras se desintegram em uma explosão de energia durante esse breve momento as partículas remanescentes determinam o equilíbrio entre prótons e nêutrons A Era dos nascimentos e das trocas espontâneas de partículas chega ao fim e aquelas que possuem massa já a têm graças ao campo de rigs as quatro forças fundamentais a nuclear forte o eletromagnetismo a nuclear fraca e a gravidade começam a moldar o universo embora seu comportamento ainda seja um tanto selvagem nesse ambiente quente e turbulento até agora o funcionamento do universo com de idade

reside Principalmente nos domínios da física teórica com nossos instrumentos mais poderosos ainda lutando para gerar os tipos de energias que prevaleceram nesses primeiros momentos mas estamos entrando em uma era do universo que pode ser estudada de maneira mais significativa por físicos experimentais e até astrônomos estamos finalmente alcançando uma parte da nossa história cosmológica que podemos observar e até mapear nos desertos gelados da Antártica por algumas semanas por ano o sol não se põe e foi aí que eles começaram pulverizando água quente diretamente para baixo no gelo em janeiro de 2005 cientistas que trabalhavam no avançado

Observatório de neutrinos Ice Cube começaram o árduo processo de 58 horas para criar o primeiro buraco de 2,5 km necessário o primeiro de 80 de fato agora os diversos buracos do conjunto Ice Cube ocupam 1 km qu do Gelo Antártico mas esse tamanho imenso e localização Improvável não são as únicas características surpreendentes deste telescópio de próxima geração em vez de apontar para cima no céu noturno Ele olha para baixo e através das entranhas da terra ele não tem lentes espelhos ou antenas de rádio mas é composto por mais de 4.000 módulos pendurados em mais de

80 cord Profundas nos buracos do Gelo pendurados como pérolas Nas Profundezas Frias e escuras da Antártica por mais contraproducente que isso possa parecer é na verdade o tipo ideal de construção para observar uma das partículas mais evasivas do universo e o Observatório de neutrinos Ice Cube é acompanhado por projetos semelhantes no fundo de Minas de ouro nas profundezas do lago mais profundo do mundo e nos corações das montanhas japonesas todos dedicados a do elusivo neutrino como partícula o neutrino foi proposto pela primeira vez na década de 1930 quando físicos de partículas estavam equilibrando as equações

da decadência nuclear observando como um nêutron às vezes se desintegra espontaneamente em um próton e um elétron Wolf gan Paul notou que uma pequena quantidade de energia estava faltando o que ele hipotetizar para que tivéssemos qualquer esperança de detectá-la de fato com a frequência desse tipo de decaimento nuclear 100 trilhões dessas partículas Fantasmagóricas devem estar passando pelo nosso corpo a cada segundo sem que tenhamos qualquer noção de sua passagem mas os cientistas não aceitam a derrota tão facilmente e em 1951 uma dupla de físicos americanos e freder comeou a procurar por essa fantasmagórica e no

que ficou conhecido como projeto Poltergeist eles recorreram a Poderosas reações de fissão nuclear para fornecer as vastas quantidades de energia necessárias para detectar neutrinos inicialmente kawan e reines planejaram uma explosão nuclear de 20 kilotons com um detector gigante chamado de El monstro posicionado a 50 m da Explosão este detector seria mil vezes maior que qualquer outro na época e foi projetado para detectar um fash de luz resultante da colisão de neutrinos no entanto no final esse experimento provou ser muito desafiador e os cientistas recorreram à liberação de energia um pouco mais controlada encontrada nos reatores

nucleares e assim em 1956 o experimento de cowan e reyes teve sucesso finalmente alcançando o aparentemente impossível detectando a partícula fantasma que estava assombrando a física há mais de 20 anos hoje em dia a detecção e estudo de neutrinos avançaram enormemente e os cientistas agora são capazes de produzi-los e estudá-los em poderosos aceleradores de partículas embora ainda haja lugar para detectores monstruosos como o do Lago baical pois os neutrinos podem ser usados para responder não apenas perguntas sobre o nosso universo hoje mas também sobre seus primeiros momentos pelos neutrinos serem produzidos em tal quantidade por

uma variedade tão grande de fontes energéticas que os cientistas estão tentando usá-los para estudar alguns dos eventos mais extremos no universo moderno há 168.000 anos uma estrela na grande Nuvem de Magalhães explodiu em uma Supernova a explosão lançou fragmentos atômicos pelo espaço intergaláctico quase na velocidade da luz entre esses fragmentos estavam inúmeros neutrinos que alcançaram a terra em 1980 naquele ano cientistas no Japão tiveram a sorte de detectar 11 desses neutrinos embora apareça um número insignificante a detecção desses neutrinos permitiu que os astrônomos observassem a Supernova de uma maneira completamente nova isso marcou o início

de uma Nova Era na astronomia multima onde ondas gravitacionais telescópios sintonizados em várias frequências eletromagnéticas e neutrinos são usados em conjunto para estudar e entender os eventos mais extremos e misteriosos do universo Além disso os neutrinos oferecem uma maneira de investigar objetos que são opacos demais para a luz atravessar devido à sua extrema relutância em interagir com a matéria os neutrinos podem passar por Nebulosas estrelas e até planetas inteiros interagindo apenas com duas das forças fundamentais a força fraca e a gravidade essa capacidade notável de atravessar matéria torna os neutrinos ferramentas Poderosas para explorar os

momentos mais primordiais do universo aproximadamente um segundo após o Big Bang a densidade de partículas quentes e energéticas e fótons tornava o universo completamente opaco por centenas de milhares de anos nossos telescópios que dependem da passagem de fótons pelo espaço vazio não conseguem sondar esse plasma opaco e então para ver mais para trás no tempo os cientistas precisam de uma ab diferente e é aí que entram os neutrinos menos de um segundo após o Big Bang neutrinos e antin neutrinos faziam parte da sopa cósmica quente eles colidiam e se espalhavam interagindo com a matéria ao

redor pois tudo no universo ainda denso estava altamente energético por volta de um segundo após o Big Bang a temperatura do universo caiu para cerca de 10 bilhões de graus C essa queda fez com que as partículas começassem a se mover mais lentamente eventualmente os neutrinos conseguiram escapar encontrando um caminho através do emaranhado de outras partículas esses neutrinos pararam de colidir com a matéria ou a luz e puderam se libertar deixando um rastro de sua passagem no universo e assim se conseguirmos detectar essa marca conhecida como o fundo de neutrinos cósmicos teríamos uma imagem do

universo com apenas um segundo de idade expandindo nossa capacidade de obervar o passado em aproximadamente 380.000 anos contudo esses neutrinos do primeiro segundo do Universo são ainda mais difíceis de detect seus equivalentes de alta eneria enant existem cera de 100 bilhões de neutrinos de alta eneria por cm CIC de espaço acredita-se queem apenas 300 daqueles tempos antigos para detectá-los diretamente precisaríamos de instrumentos com uma precisão bilhões de vezes maior do que a atual ou precisaríamos detectar o efeito que tiveram no Cosmos ao se libertarem como as primeiras partículas a atravessar o universo opaco esses neutrinos

devem ter deixado pequenas perturbações em seu Rastro alterando a distribuição de matéria e energia algumas regiões do espaço teriam se tornado ligeiramente mais quentes e outras ligeiramente mais frias devido a essas perturbações nos 133,8 bilhões de anos seguintes o espaço se expandiu ampliando essas variações em estruturas de maior escala no universo se conseguirmos decifrar parte dessa estrutura de grande escala analisando a distribuição das galáxias hoje podemos ser capazes de captar os ecos de um universo com apenas um segundo de idade e esse não é o único Enigma contemporâneo que pode ter raízes no universo de

apenas um segundo de idade Este é o Tom 618 situado a cerca de 18,2 bilhões de anos luz de distância ele brilha com uma intensidade 140 trilhões de vezes maior que a do sol tornando-o um dos objetos mais brilhantes já descobertos estima-se que ele tenha quase 11 bilhões de anos e apesar de seu brilho deslumbrante abriga um dos maiores buracos negros do Cosmos o Tom 618 é classificado como um buraco negro supermassivo localizado no centro de uma galáxia superando o brilho de trilhões de estrelas ao seu redor ele possui uma massa aproximadamente 66 bilhões de

vezes maior que a do nosso sol e é mais de 15.000 vezes mais massivo que Sagitário zá o buraco negro no centro da Via Láctea esse único buraco negro é mais pesado do que todas as estrelas da Via Láctea combinadas conferindo-lhe um diâmetro 40 vezes maior que a órbita de Netuno ao redor do sol essa imensa massa e tamanho geram uma atração gravitacional tão poderosa que a matéria é sugada a velocidades superiores a 10.000 km/s esse processo aquece intensamente o material no disco de acreção fazendo-o brilhar intensamente mesmo com o núcleo negro engolindo toda a

luz no centro embora o Tom 618 seja o maior que conhecemos ele não é o único gigante escondido nos centros galácticos buracos negros supermassivos com massas acima de 100.000 vezes a do nosso sol são comuns em grandes galáxias e TM um papel significativo na formação e evolução dessas galáxias ao longo de bilhões de anos esses Centros massivos e quentes crescem ao devorar matéria Estelar de suas galáxias contudo a cronologia do crescimento desses supermassivos não bate com nossas teorias atuais quando os astrônomos observam o universo encontram esses gigantescos buracos negros já existentes apenas alguns milhões de

anos após o Big Bang isso contradiz nossos modelos que não preveem a formação e morte de estrelas suficientes para alimentar Tais gigantes tão cedo alguns desses buracos negros super massivos cresceram para alcançar massas bilhões de vezes maiores que a do sol em menos de 1 bilhão de anos após a criação do universo enquanto nossos modelos indicam que apenas cerca de 100.000 massas Solares deveriam ter sido possíveis nesse período uma possível solução para esse enigma pode estar em uma teoria desenvolvida muito antes de descobrirmos esses super massivos gigantes prematuros em 1900 E71 Stephen Hawking apresentou uma

teoria inovadora sobre a formação de buracos negros ele sugeriu que esses objetos cósmicos poderiam surgir não apenas da morte de estrelas mas também de flutuações de densidade no universo primordial ele chamou esses objetos de buracos negros primordiais durante a era dominada pela radiação quando o universo ainda era um plasma de Alta Energia composto de fótons e matéria grandes irregularidades na densidade poderiam ter sido criadas pela inflação e o subsequente reaquecimento das flutuações quânticas a gravidade já presente no universo teria então agido sobre essas variações de densidade fazendo com que vastas áreas de gás colaps assem

sobre si mesmas formando buracos negros em várias regiões do jovem universo contudo essa formação só poderia ter ocorrido dentro de uma estreita janela de aproximadamente um segundo após o Big Bang depois disso o universo se expandiu e esfriou rapidamente tornando a gravidade menos eficaz em aglomerar matéria suficiente para formar buracos negros após esse período Inicial novos buracos negros só poderiam se formar milhões de anos depois com a morte de estrelas massivas esses buracos negros primordiais poderiam ser os antecessores dos buracos negros supermassivos que observamos hoje o desafio Entretanto é que embora essa teoria seja coerente

com o nosso entendimento do comportamento da matéria no universo primitivo temos poucas evidências sobre quando exatamente esses buracos negros se formaram e Quão grandes eles poderiam ter se tornado nesse breve período de um segundo matematicamente quanto mais tarde um buraco negro primordial se formasse maior ele seria as estimativas de tamanho variam enormemente desde minúsculos objetos com a massa de um centésimo milésimo de um clipe de papel até gigantescos buracos negros com 100000 vezes a massa do Sol logo a pergunta é como encontrá-los como identificá-los como saber se eles realmente existiram para confirmar sua existência uma

abordagem seria buscar sinais de sua destruição stepen Hawking também teorizou nos anos 70 que buracos negros Podem perder massa por meio da radiação de Hawking esse processo de perda de massa é mais rápido em buracos negros menores eventualmente levando a sua Aniquilação em uma explosão comparável a 1 milhão de bombas de hidrogênio qualquer buraco negro com menos de 100 bilhões de quilos de massa pode decair ao longo da idade do universo assim os cientistas começaram a procurar esses eventos explosivos característicos utilizando instrumentos como o telescópio espacial de raios gama fermi na esperança de detectar os

últimos momentos desses misteriosos buracos negros primordiais outras abordagens para encontrar essas sementes primordiais elusivas incluem buscar microlentes gravitacionais onde estrelas e galáxias distantes são momentaneamente ampliadas quando buracos negros passam na frente delas ou tentar identificar a destruição de estrelas densas que ficam presas nos Poços gravitacionais desses buracos negros primordiais até agora esses estudos apenas conseguiram descartar certas faixas de tamanho restringindo gradualmente o intervalo de possibilidades sobre Quão grandes esses buracos negros primordiais podem ser e quando exatamente se formaram ainda assim os astrônomos não perderam a esperança a próxima geração de telescópios de alta tecnologia promete

avançar Ainda mais nessa busca com um alcance e precisão nunca antes vistos o telescópio espacial James webb por exemplo está explorando o universo primitivo Em Busca das primeiras estrelas e galáxias ao fazer isso ele poderá também procurar por buracos negros primordiais que podem ter desempenhado um papel crucial na formação dessas estruturas iniciais além disso a antena espacial do interferômetro laser mais conhecida como Lisa será lançada na próxima década esta missão Continuará escanear o espaço em busca de ondas gravitacionais algumas das quais podem ser geradas diretamente por buracos negros primordiais que tem vagado pelo universo desde

que se formaram apenas um segundo após o início do tempo no dia 5 de dezembro de 2022 Nas Profundezas da instalação Nacional de ignição localizada no laboratório Nacional Lawrence livermore na Califórnia a humanidade alcançou um Marco extraordinário cientistas direcionaram 192 lasers para um minúsculo cilindro de ouro com apenas 1 cm de comprimento contendo uma pequena pastilha de combustível do tamanho de um grão de pimenta composta por dois isótopos de hidrogênio deutério e trítio quando a energia dos lasers atingiu as paredes do cilindro elas aqueceram a cerca de 3 milhões de graus C temperatura que supera

a da superfície do Sol esse calor extremo gerou raios X poderosos dentro do cilindro que então vaporizar a superfície da pastilha comprimindo o combustível a uma velocidade de aproximadamente 400 km/s esse processo fez com que o combustível implode alcançando pressões 100 bilhões de vezes superiores à pressão atmosférica em menos de 10 bilionésimos de segundo os átomos de deutério e trítio se fundiram formando Hélio e liberando um neutrino de Alta Energia junto com uma quantidade significativa de energia ao todo 2,05 MJ de energia foram introduzidos no cilindro resultando em 3,15 MJ de energia produzida pela reação

de fusão assim pela primeira vez em quase sete décadas de tentativas os cientistas conseguiram desencadear uma reação de fusão nuclear que gerou mais energia do que a utilizada para iniciar embora a fusão nuclear não seja novidade humanos têm fabricado bombas de fusão Mortais desde os anos 50 esta Reação em 2022 marcou a primeira vez que uma fusão liberou mais energia do que a necessária para iniciá-la nestee experimento em pequena escala o ganho de energia de cerca de 50% seria suficiente para ferver aproximadamente 20 chaleiras de água mas o sucesso prenunciou uma nova era potencial de

geração de energia limpa e eficiente e no entanto Este é um processo que ocorre naturalmente nos núcleos de todas as estrelas do universo há bilhões de anos não só isso mas a física do universo em seu primeiro minuto de existência já compreendia o fenômeno da fusão nuclear há muito tempo a humanidade se encanta com a ideia de transformar uma substância em outra seja produzindo uma flor do nada ou mutando metais comuns em Ouro através da alquimia nada nos fascina mais do que a ideia de criar algo novo a partir de algo mundano no universo primordial

essa magia de transformação estava em plena atividade com forças fundamentais instáveis provocando mudanças caóticas de identidade essas transformações continuam a ocorrer ao nosso redor mesmo no universo atual a desintegração radioativa mediada pela força fraca é um exemplo de transformação nuclear onde núcleos atômicos se quebram convertendo elementos em suas versões menos massivas de forma previsível irregular esse processo conhecido como fião nuclear ocorre em uma ampla caridade de elementos como o carbono 14 usado na datação de fósseis o tecnécio 99m utilizado em exames médicos e o urânio 235 que alimenta reatores nucleares a desintegração radioativa resulta de

núcleos atômicos instáveis e normalmente ocorre espontaneamente sob condições normais por outro lado a fusão nuclear que faz núcleos atômicos ganharem massa e subir na tabela periódica é um fenômeno muito mais difícil de alcançar a identidade dos átomos é determinada pelo número de prótons e nêutrons em seus núcleos o hidrogênio por exemplo tem um próton mas seus isótopos variam em massa devido ao número de nêutrons o prótio não tem nêutrons o deutério tem um e o trítio tem dois quando um segundo próton é adicionado ao núcleo o hidrogênio se transforma em Hélio o Hélio 3 possui

dois prótons e um nêutron enquanto o mais estável Hélio 4 tem dois prótons e dois nêutrons a força nuclear forte é o que mantém os núcleos atômicos Unidos ligando hádrons prótons e nêutrons de forma estável contudo os prótons que possuem carga positiva se repelem devido à força eletromagnética outra das quatro forças fundamentais impedindo a fusão muito antes que a força nuclear forte possa atuar através dos gluons partículas que mantém os prótons juntos no núcleo Então para que os prótons se aproximem o suficiente e a força nuclear forte consiga superar a repulsão eletromagnética entre eles são

necessários calor e pressão extremos esses ambientes são encontrados no núcleo das Estrelas ou em experimentos de laboratório como dentro de cápsulas douradas e radiadas a criação de elementos ainda mais pesados que envolvem dezenas de prótons requer eventos cósmicos ainda mais violentos como a explosão de supernovas ou a colisão de estrelas de nêutrons apesar dos grandes esforços para replicar a fusão nuclear em laboratórios os cientistas entendem bem como essa reação ocorre nas Estrelas transformando hidrogênio e Hélio em novos elos eles até testemunharam e compreenderam o início deste processo dentro das chamadas estrelas falhadas conhecidas como anãs

marrons Estas são esferas de gás massivas maiores que Gigantes gasosos como Júpiter mas menores que estrelas ativas dentro delas a fusão de hidrogênio prótio não ocorre devido à falta de calor e pressão suficientes mas o deutério um isótopo mais pesado do hidrogênio pode se embora não crie elementos mais pesados como nas Estrelas entretanto nenhum desses processos ajuda a explicar a origem dos átomos maiores de deutério e Hélio Para isso precisamos voltar no tempo antes das estrelas e da fusão Estelar até o primeiro minuto do universo quando a temperatura média do universo caiu para cerca de

10 milhões de graus C aproximadamente um microssegundo após o Big Bang finalmente estava frio suficiente para que os quarks se unissem em prótons e nêutrons formando os blocos de construção de todos os elementos que viriam a seguir no entanto há um abismo de 100 milhões de anos antes das primeiras estrelas começarem a brilhar alimentadas pela fusão nuclear então quando e como esses núcleos se formaram foi em 1948 que o brilhante estudante de doutorado Ralph Aler sob a orientação de George gamel propôs uma teoria para explicar isso conhecida como nucleossíntese do Big Bang essa teoria sugere

que nos primeiros minutos após o Big Bang as condições eram ideais para a formação dos primeiros núcleos atômicos apesar da genialidade do trabalho de alfer seu impacto foi parcialmente ofuscado pela decisão de gamel de incluir um coautor adicional Hans a Bet no artigo seminal mesmo sem a participação de Bet no desenvolvimento da teoria gamo justifica isso dizendo que queria uma referência ao alfabeto grego criando assim o trio alfer Bet Gam em suas palavras pareceu inadequado para o alfabeto grego ter o artigo assinado apenas por alfer e gamel e então o nome do Dr Hans betet

foi inserido ao preparar o manuscrito para impressão o artigo alfabeta Gama se tornou uma referência fundamental sobre a fusão prestel e até hoje serve como base para entender como as altas temperaturas no início do universo puderam transformar hidrogênio em Hélio por meio de intermediários como o deutério o prótio é a forma mais simples de hidrogênio consistindo em apenas um próton então assim que os quarks se uniram para formar prótons os núcleos de hidrogênio passaram a existir embora ainda fosse necessário algum tempo para que os átomos neutros de hidrogênio compostos por prótons e elétrons se formassem

cerca de 10 segundos após o Big Bang as temperaturas diminuíram o suficiente para que alguns núcleos de deutério contendo um próton e um Neutron começassem a se formar ainda assim essa sopa cósmica quente tinha temperaturas e energias de partículas tão altas que esses primeiros núcleos de deutério eram instáveis se fossem atingidos por um fóton o que era inevitável devido à alta densidade esses núcleos recém-formados se desintegraram novamente esse este obstáculo é conhecido pelos físicos como o gargalo do deutério e até que fosse superado a nucleossíntese simplesmente não poderia progredir além da fusão de um próton

e um nêutron apenas após cerca de 300 segundos as temperaturas caíram o suficiente para que o deutério se tornasse estável e novos elementos começassem a se formar primeiramente o deutério com seu próton e nêutron conseguiu se fundir com prótons individuais sob a intensa pressão de todo o universo o resultado foi pela primeira vez um novo elemento estável o Hélio 3 a partir daí a próxima criação cósmica foi a forma mais comum de Hélio o Hélio 4 composto por dois prótons e dois nêutrons os núcleos de Hélio 4 são extremamente estáveis e são os mais difíceis

de serem desfeitos Entre todos os elementos devido a essa estabilidade e as condições prevalecentes noss primeiros segundos após o Big Bang A maioria dos prótons Livres no universo primitivo foi incorporada ao Hélio e não avançou para formar elementos mais pesados cálculos baseados na proporção inicial de prótons e nêutrons e na energia disponível naquele momento preveem que o universo resultante teria cerca de 25% de Hélio em massa e isso é exatamente o que observamos mesmo 133,8 bilhões de anos após essa intensa fase de criação de Hélio e após incontáveis ciclos de vida e morte de estrelas

o universo ainda é cerca de 23% Hélio esta observação por si só é uma confirmação impressionante da teoria de hufer e é aqui que vemos outro exemplo do ajuste fino fortuito das condições iniciais do universo sabemos que se a proporção de prótons para nêutrons tivesse sido diferente a maioria da matéria comum no universo teria se convertido em nêutrons não reativos e Hélio da mesma forma se a densidade da matéria no Cosmos fosse maior durante a núcle síntese do Big Bang ainda mais Hélio teria se formado um universo dominado por Hélio seria inerte impossibilitando a química

e consequentemente a formação de estrelas galáxias e a vida como conhecemos felizmente isso não aconteceu embora muitos hadrons tenham se combinado em núcleos de Hélio estáveis o universo ainda continha energia suficiente para permitir a formação de novos elementos o desafio era ver quantos novos elementos poderiam ser criados antes que a energia ambiente caísse demais após cerca de 1200 segundos de intensa nucleossíntese cósmica somando 20 minutos desde o início do universo a Fornalha nuclear finalmente se apagou embora ainda estivesse extremamente quente não era mais suficiente para formar novos núcleos nesse ponto apenas quatro elementos existiam hidrogênio

Hélio lítio e beril no entanto devido à instabilidade dos núcleos de berílio apenas os três primeiros permaneceram até o surgimento das primeiras estrelas que eventualmente criariam os outros 98 elementos encontrados naturalmente no universo moderno nesse estágio havia 12 núcleos de hidrogênio para cada núcleo de Hélio e um bilhão de fótons para cada partícula de matéria com esses ingredientes básicos o cenário estava preparado para a formação de tudo o mais até mesmo o deutério e o trítio que os cientistas fundiram na Califórnia em 2022 foram inicialmente formados no calor de um universo recém-nascido há 13,8 bilhões

de anos a vida no universo é um verdadeiro milagre da química e tanto quanto sabemos este milagre químico surgiu apenas em um lugar em um planeta rochoso e úmido ao redor de uma estrela amarela mediana situada na borda interna de um dos menores braços espirais da Via Láctea mas como os seres vivos vieram a existir na terra embora tenhamos um registro fóssil abrangendo cerca de 3 bilhões de anos o momento exato da Gênese biológica a Faísca inicial da vida permanece perdido no tempo os biólogos concordam que os seres vivos são compostos de moléculas orgânicas feitas

de carbono oxigênio e hidrogênio eles também Descobriram que todos os seres vivos compartilham um manual de instruções químicas comum na forma de DNA e RNA compostos de unidades repetitivas chamadas nucleases citosina guanina adenina timina e uracila essas nucleobases formam uma linguagem universal para codificar informações essenciais como o crescimento de uma folha uma cauda ou um folículo capilar mas em primeiro lugar de onde surgiram essas moléculas essenciais alguns cientistas acreditam que a terra em seus estágios iniciais com seu ambiente químico quente e dinâmico forneceu as condições ideais para a formação de moléculas orgânicas e núcle bases

a partir do zero no entanto existe uma teoria alternativa os ingredientes necessários para a vida não se originaram na terra mas no espaço interestelar entre as estrelas e de fato temos encontrado evidência convincentes dos componentes da Vida em lugares distantes do Cosmos em 1969 astrônomos Americanos no Observatório Nacional de radioastronomia em greenbank Virgínia ocidental detectaram a presença de moléculas de formaldeído compostas de carbono hidrogênio e oxigênio nas profundezas do espaço interstelar desde então muitas outras moléculas orgânicas complexas foram identificadas em nuvens interestelares e nas conchas de material ao redor de estrelas aldeídos álcoois ácidos e

aminas todos blocos fundamentais das moléculas da vida têm sido encontrados em regiões aparentemente sem vida do universo uma pista ainda mais intrigante sobre a origem espacial da Vida veio à terra em 1864 por volta das 8 horas da noite do dia 14 de Maio um meteorito caiu na terra em cerca de 20 pedaços pousando perto da cidade de orgio no sul da França o cientista que analisou esse meteorito notou uma composição semelhante à turfa levando a um debate sobre se essa matéria orgânica poderia ter uma origem biológica embora a ausência de estruturas biológicas identificáveis tornasse

essa conclusão Improvável quando o meteorito foi reexaminado quase 100 anos depois com técnicas modernas os químicos ficaram surpresos ao encontrar moléculas de adenina e Hi guanina nucleobases idênticas às que compõem o DNA e RNA atualmente estudos subsequentes de outros meteoritos ricos em matéria orgânica como o meteorito mson da Austrália o meteorito Murray do Kentucky e o meteorito tagish Lake do Canadá revelaram a presença das outras nucleobases da vida na Terra além de várias outras que não são encontradas em nossa biologia Ainda não temos uma resposta definitiva para essa pergunta mas as evidências até agora apontam

para uma verdade surpreendente sobre o Cosmos o universo sem qualquer intervenção especial tem a capacidade de construir moléculas e realizar atos notáveis de química por conta própria e essa química espacial começou no universo jovem menos de 100.000 anos após o início do tempo o intenso processo de criação elementar durante a núcleos síntese do Big Bang parou após apenas 20 minutos à medida que o Cosmos se expandia e esfriava a energia ambiente não era mais suficiente para sustentar a fusão nuclear embora as condições ainda fossem extremas todo o universo ainda era mais denso que o ar

que respiramos e as temperaturas eram altas demais para que os elétrons leves desacelerasse elementares recém-formados mesmo assim havia mais energia do que matéria no universo que existia como um plasma quente e dissociado e levaria dezenas de milhares de anos para que o resfriamento adicional permitisse mudanças significativas no entanto algo estava acontecendo nesse caos primordial em 1925 cientistas criaram o hidreto de Hélio pela primeira vez em laboratório trata-se de Um íon instável de Hélio ligado ao hidrogênio raramente encontrado na natureza em 1978 o astroquímica John AD Black da Universidade de minessota sugeriu que essa molécula poderia

ser abundante no espaço especialmente em Nebulosas planetárias essas Nebulosas se formam a partir da Explosão energética de estrelas gigantes vermelhas no fim de suas vidas Black previu que uma fina camada de Hélio ionizado existiria ao redor de uma nuvem de hidrogênio neutro nesse ambiente os íons de Hélio com sua forte necessidade de elétrons para neutralizar sua carga poderiam roubar elétrons do hidrogênio ao redor resultando na formação de íons de hidreto de Hélio apesar da previsão de black a molécula continuou difícil de ser encontrada anos de busca trouxeram pouco sucesso Até que em 2019 um telescópio

inovador conseguiu realizar o aparentemente impossível atualmente a maioria dos telescópios está localizada no solo geralmente em Picos de montanhas para minimizar os efeitos da poluição luminosa das condições climáticas e da distorção atmosférica outros telescópios são lançados ao espaço para eliminar esses problemas completamente orbitando a terra ou o sol o Observatório Sofia no entanto seguiu um caminho diferente ele consistia em um telescópio de 2,7 m de diâmetro instalado na parte traseira de um Boeing 747 modificado voando a uma altitude de mais de 43.000 pés Nessa altura os do Telescópio podiam evitar a maior parte da interferência

causada pela água na atmosfera terrestre permitindo que ele capturasse comprimentos de onda de luz que normalmente seriam absorvidos pelo vapor d'água crucialmente o telescópio estava acoplado ao receptor de infravermelho distante chamado great que possuía resolução suficiente para identificar a fraca e sobreposta assinatura dos íons de hidreto de Hélio no espaço profundo a descoberta veio após TR dias de observação da nebulosa ngc 7027 localizada a cerca de 3000 anos luz da terra na direção da constelação de signos essa Nebulosa é uma das mais brilhantes do céu no ambiente quente e energético da nebulosa conforme John Black

previu 40 Anos Antes o hidreto de Hélio se forma e deixa sua assinatura no espectro da nebulosa detectar esse sinal foi um triunfo que coroou quase um século de química experimental e teórica além de destacar a Inovação astronômica as implicações Dessa descoberta são ainda mais significativas as condições dentro dessa Nebulosa são muito semelhantes às que prevaleciam em todo o universo durante seus primeiros 10.000 anos a nucleossíntese do Big Bang foi altamente eficiente na criação de núcleos atômicos mas durante centenas de milhares de anos seguintes as energias cósmicas eram altas demais para que o hidrogênio deutério

e Hélio se combinassem com elétrons e formassem átomos neutros No entanto quando as temperaturas caíram para cerca de 3.800 G esses núcleos errantes puderam finalmente se combinar uns com os outros seguindo uma ordem específica regida pelo que é conhecido como potencial de ionização por isso O Hélio é hoje considerado o mais nobre dos gases nobres é o mais inerte e menos propenso a reagir devido a enorme quantidade de energia necessária para remover um de seus elétrons e transformá-lo em um íon mas no universo primitivo quando tudo o que existia eram íons partículas com carga líquida

essa Suprema força de apreensão significa que o Hélio foi o primeiro elemento a atrair elétrons e retê-los formando os primeiros átomos não carregados no entanto essa estabilidade para o hlio foi lamentavelmente de curta duração ainda estava quente demais para que os prótons soltos capturassem elétrons e formassem átomos de hidrogênio assim os prótons se voltaram para o Hélio com seu complemento equilibrado de elétrons em busca de uma forma de compartilhá-los sob a pressão desses prótons persistentes o Hélio finalmente cedeu levando à formação das primeiras ligações químicas e à criação dos íons de hidreto de Hélio que

eram bastante instáveis no entanto essas moléculas de curta duração abriram caminho para a criação de outras moléculas e o início da química espa cerca de 100.000 anos se passaram desde o Big Bang hoje o campo da astroquímica está bem desenvolvido como o estudo de quais moléculas podemos esperar encontrar no espaço e como elas se formam muitas estruturas atômicas encontradas na terra também são comuns em todo o Cosmos incluindo água e amônia mas outras são muito mais exóticas como CS de monocloreto de de hidrogênio ou hidroperóxido embora muitos deles ainda não tenham sido descobertos sejam eles

quais forem em última análise devem a sua existência aos Íons de hidreto de Hélio produzidos e desfeitos nos primeiros 100.000 anos do universo você pode pensar que tem uma boa compreensão do mundo que o cerca com órgãos especializados dedicados a detecção de luz som o toque sólido da matéria e as nuances químicas das moléculas nossos cérebros parecem bem adaptados para perceber todos os possíveis estímulos que o universo pode fornecer mas isso simplesmente não é verdade há muito mais na realidade do que nossos olhos ouvidos ou pele podem captar vamos falar sobre a luz a maioria

de nós consegue ver o mundo em Cores Vivas e nítidas mas a luz visível é apenas uma pequena porção de um espectro eletromagnético muito mais amplo cujas ondas nos envolvem mesmo que não possamos percebê-las raios gama e raios X de Alta Energia são emitidos pelos alimentos que comemos pelos tijolos de nossas casas e até mesmo por nossos corpos a energia radiante do Sol que pensamos perceber plenamente contém cerca de 10% de luz ultravioleta que pode penetrar e danificar nossa pele e olhos e em energias mais baixas do que a luz visível a luz solar é

composta por cerca de 50% de radiação infravermelha que experimentamos como calor na verdade todos os objetos quentes emitem luz infravermelha que é invisível aos nossos olhos mas podemos sentir como calor em energias mais baixas tecnologias infravermelhas como sensores de movimento e controles remotos de TV enviam e recebem sinais que são completamente indetectáveis aos sentidos humanos Bluetooth wi-fi celular e GPS funcionam transmitindo informações pelo ar usando frequências de radiação de micro-ondas nossos rádios e televisores analógicos por outro lado utilizam as ondas de rádio que tem o comprimento de onda mais longo da radiação eletromagnética essas ondas

de baixa energia nos cercam constantemente de todas as direções a cada hora do dia Se pudéssemos ver todas essas ondas ficaríamos cegos e a percepção do mundo seria completamente alterada apesar de toda a nossa capacidade tecnológica e cognitiva somos conscientes de apenas uma fração minúscula do que ocorre no universo provavelmente menos de 1% Talvez seja melhor assim pois é difícil imaginar como nossos cérebros lidariam com a sobrecarga de estímulos a calma de uma noite estrelada se transformaria em um caos de cores e sons com fleches de luz sons contínuos de diversas Fontes um zumbido de

ondas gravitacionais e ao fundo um brilho constante a primeira luz do Cosmos durante os primeiros 100.000 anos do universo ele era opaco mesmo estando cheio de luz esse conceito Pode parecer estranho hoje mas desde um trilionésimo de segundo após o Big Bang os fótons que carregavam a maior parte da energia do universo estavam presos em um emaranhado de partículas subatômicas recém-formadas a densa energia vibracional dessas partículas impedia que que os fótons viajassem livremente a situação só Começou a Mudar com a formação dos primeiros átomos no universo atual são os átomos não carregados e não os

íons carregados que formam a matéria ao nosso redor dado o pequeno tamanho dos átomos são necessários números impressionantes deles para formar qualquer objeto estima-se que existam cerca de sete octilhões de átomos em cada corpo humano isso é um set seguido de 27 zeros um número tão grande que é difícil de conceber multiplique isso pelo número de seres vivos na terra inclua a terra em si e todos os planetas e estrelas no Cosmos e o número total de átomos no universo se torna quase inimaginável mas a chave real para fazer um átomo reside na captura de

elétrons os léptons descobertos pela primeira vez no final do século XIX são partículas subatômicas extremamente leves cerca de 2000 vezes mais leves que um próton eles são considerados pontos sem estrutura interna e seu comportamento é regido pelas leis da física quântica de acordo com o princípio da incerteza quântica não é possível determinar simultaneamente a velocidade e a posição de um elétron com precisão em vez disso os elétrons devem ser vistos Como estando em todos os lugares possíveis ao mesmo tempo dentro dos limites permitidos pelas leis da física após a criação dos núcleos atômicos carregados positivamente

durante a núcle síntese do Big Bang a força eletromagnética entra em cena para capturar os elétrons carregados negativamente e formar átomos neutros os núcleos de hidrogênio capturam um único elétron enquanto os núcleos de Hélio capturam dois esse processo no entanto não é rápido Nem simples a força eletromagnética é significativamente mais fraca do que a força forte que mantém os núcleos juntos sendo cerca de 100 vezes menos Poderosa por isso o ambiente do universo precisa estar muito menos energético para que o eletromagnetismo consiga capturar os elétrons e integrá-los aos núcleos atômicos esse processo Leva cerca de

380.000 anos de expansão e resfriamento do universo até que as temperaturas caiam para aproximadamente 2800 G permitindo que os elétrons se unam aos núcleos para formar os primeiros átomos estáveis e quando eles o fazem todo o universo se transforma a força eletromagnética atrai os elétrons para órbitas estáveis ao redor dos núcleos atômicos antes vagando livremente os elétrons agora se fixam firmemente em suas contrapartes carregadas positivamente criando espaço vazio pela primeira vez desde a formação da matéria com os elétrons em órbita os fótons que estavam presos em um emaranhado de partículas por centenas de milhares de

anos encontram seus caminhos liberados eles começam a viajar em linhas retas sem colidir imediatamente com outras partículas tornando-se a primeira luz que realmente ilumina o universo o universo que antes era opaco torna-se transparente o plasma denso transforma-se em gás e a fragmentação do universo cede lugar a um estado de integridade pela primeira vez na história cósmica podemos ver e entender o que estava acontecendo no universo primitivo poucas descobertas científicas ocorrem por acaso especialmente aquelas que levam ao prêmio Nobel normalmente o avanço na ciência é resultado de anos de dedicação pesquisa gradual e investimentos significativos no

entanto em 1978 o comitê do Nobel quebrou essa tendência ao conceder o prêmio Nobel de física a dois cientistas cuja descoberta foi de certa forma acidental a história começa no início dos anos 60 na pequena cidade de hdel em Nova Jersey onde abell Labs construiu uma antena de 20 pés em forma de chifre poucos anos após sua construção um novo sistema de satélites tornou o chifre obsoleto em vez de deixá-lo inutilizado a Bell Labs permitiu que os pesquisadores Arnold penzias e Robert Wilson o utilizassem para captar e analisar sinais de rádio do espaço entre as

galáxias quando começaram suas observações penzias e Wilson enfrentaram um problema um ruído de rádio constante interferia nos sinais eles verificaram que o ruído não provinha da vizinha Nova York nem de instalações militares próximas e também de nenhuma parte específica da Via Láctea ou de fora dela mas parecia emanar de todo o céu inicialmente acreditaram que o ruído era causado por algum defeito no instrumento ao inspecionar em a antena encontraram várias Pombas que haviam feito dela seu lar pensaram que as fezes das Pombas que descreveram como material de elétrico Branco poderiam estar gerando calor e causando

o ruído tentativas de realocar as aves fracassaram levando-os a adotar medidas mais drásticas para remover as pombas e limpar a antena e ainda assim o ruído permaneceu excluídas todas as possíveis fontes de erro no instrumento penzias e Wilson começaram a considerar a hipótese de que o ruído de rádio poderia realmente estar vindo de todo o céu para esclarecer suas dúvidas contataram um colega astrônomo da Universidade de princeton Robert Dick para pedir conselhos e foi Dick quem desvendou o enigma de forma brilhante ele vinha formulando uma teoria sobre como os átomos se formaram nos primeiros estágios

do universo imaginando que o Big Bang era um evento cíclico nesse cenário todos os átomos de um universo anterior seriam despedaçados em uma bola de fogo intensa pela compressão apenas para serem remontados quando o universo se expandisse e esfriasse novamente essa recombinação como ele a chamava faria com que o Cosmos se tornasse transparente permitindo que a luz fosse liberada pela primeira vez de acordo com suas teorias essa luz inicialmente visível como um brilho Amarelo alaranjado poderia ser detectada a grande distâncias no universo à medida que o Cosmos se expandia essa luz seria desviada para o

vermelho no comprimento de onda de micro-ondas tornando-se invisível para nossos olhos Dick tinha planos de procurá-la ele mesmo mas penzias e Wilson sem saber já haviam feito isso e 10 anos depois penzias e Wilson foram laureados com o prêmio Nobel por descobrirem a chamada radiação cósmica de fundo em micro-ondas deixando de Fora Robert dick independentemente de quem recebeu o crédito pela descoberta ela representou uma reviravolta importante em nossa compreensão do Big Bang a detecção desse brilho agora esticado para apenas 2,7 gra acima do zero absoluto é uma evidência irrefutável de que o universo começou em

um estado quente e denso mesmo que ele date de um momento cerca de 380.000 anos após o Big Bang ele é uma validação de todas as teorias sobre como as coisas se desenrolaram no período intermediário a evidência observacional mais antiga que temos de um universo primitivo quente energético e compacto mesmo contendo dentro dele pistas sobre como o universo se desenrolará porque enquanto penzias e Wilson Descobriram que a radiação cósmica de fundo em micro-ondas era notavelmente consistente em todo o céu noturno instrumentos posteriores projetados para estudar essa radiação descobriram variações muito sutis lugares onde era ligeiramente

mais quente ou mais frio em algumas centenas de milésimos de grau mapear a radiação cósmica tornou-se uma prioridade para projetos como o Cosmic background Explorer o wilkinson microwave anisotropy prob e o telescópio plk dando origem a imagens cada vez mais detalhadas das variações de energia e densidade no universo de 380.000 anos essas variações de densidade fornecem as sementes para a estrutura de grande escala hoje uma vez que contém mais matéria que atrai mais matéria tornando-se mais densa e atraindo ainda mais dentro de 100 milhões de anos essas super densidades se tornaram massivas o suficiente para

desencadear a formação das primeiras estrelas e galáxias essas variações parecem ser em grande parte aleatórias como seria de esperar o resultado de flutuações quânticas subatômicas infladas para uma escala maciça por meio da inflação na primeira fração de segundo após o Big Bang mas uma análise Mais aprofundada também revela outro padrão curioso escondido na radiação cósmica um que também é espelhado na estrutura de grande escala do Cosmos hoje antes da formação de átomos quando o universo ainda estava cheio de plasma opaco ele era denso o suficiente para que ondas sonoras passassem por ele assim como o

som viaja pelo ar hoje essas ondas tiveram sua origem em forças conflitantes de atração e repulsão dentro da sopa energética e revolta à medida que a gravidade Puxava a matéria para o centro de manchas mais densas mas os fótons presos dentro daquele labirinto em colapso se rebelaram e exerceram uma pressão para fora Ao serem compactados muito fortemente e assim esses fótons empurram de volta levando alguma matéria com eles se espalhando em três dimensões criando um padrão complexo de ondulações concêntricas como de tantas gotas de chuva em um lago de certa forma essas ondas de compressão

através da matéria do universo primitivo se assemelham a ondas sonoras e por isso são chamadas de oscilações acústicas bariônica pelos cosmólogos no entanto esse fenômeno não persistiu após a formação dos átomos quando o universo alcançou a temperatura crítica de 2800° permitindo a formação de átomos ao capturar elétrons as ondulações em expansão foram abruptamente interrompidas os fótons agora livres para escapar cessaram o movimento da matéria as oscilações acústicas bariônica foram congeladas no lugar incapazes de crescer mais deixando a matéria reunida onde os fótons a deixaram hoje cerca de 13 bilhões e meio de anos depois embora

o universo tenha se expandido ainda podemos observar o padrão deixado por essas ondulações congeladas na estrutura Geral de aglomerados e superaglomerados galáticos os cosmólogos Descobriram que as oscilações acústicas barias no univo atual aproximadamente de dimetro ou quase 500 milhões de anos luz e medir suas dimensões em distân e maiores doos observ dá aos astrônomos uma espécie de régua padrão para calcular a expansão do espaço com essas informações em um universo que agora é visível para nossos instrumentos podemos modelar como as coisas aconteceram e prever como elas vão acontecer no futuro embora o registro da primeira

luz do universo tenha se esticado e enfraquecido ao longo do tempo ainda levará trilhões de anos até que desapareça completamente de nossa Vista proporcionando a os futuros cosmólogos muito tempo para desvendar seus mistérios um clarão de luz surge na escuridão do espaço primeiro um depois outro seguido por uma cascata de pontos Luminosos um aglomerado se forma aumentando em tamanho e gradualmente se iluminando com a luz de estrelas ainda jovens em bilhões de anos torna-se grande e massivo o suficiente para iniciar uma rotação seu próprio impulso angular é tão forte que o achatou em um disco

girando a mais de 200 Km por seg completando uma rotação a cada 250 milhões de anos ou mais Enquanto essa jovem galáxia gira pelo espaço entre galáxias ela captura e absorve aglomerados menores em sua trajetória colisões frontais com outras galáxias em rotação resultam em fusões que enriquecem a espiral original com novo material desencadeando uma frenética formação de estrelas são cerca de 10 bilhões de anos atrás e nossa galáxia Via Láctea está no auge de sua vida por bilhões de anos estrelas massivas acendem queimam e morrem nos braços espirais sinuosos da Via Láctea liberando seu combustível

esgotado de fusão de volta para a nuvem galáctica para reciclagem este gás enriquecido com elementos mais pesados forjados durante a fusão nuclear Estelar cria a base para uma nova geração de estrelas e sistemas planetários um pouco atrasada na festa da formação Estelar uma estrela surge em um braço espiral fragmentado cerca de 25 anos luz do centro galáctico cerca de 4,6 bilhões de anos atrás como a própria galáxia em miniatura poeira e gás giram ao seu redor em um disco achatado essa poeira se aglomera em seixos seixos se transformam em pedras e eventualmente pedras se tornam

mundos rochosos inteiros esses mundos rochosos competem por uma posição estável ao redor da Estrela amarela e após algumas colisões catastróficas finalmente se instalam em órbitas que ocuparão pelos próximos 4 bilhões e meio de anos no terceiro desses mundos rochosos do Sol à medida que o calor de sua formação violenta dissipa a água condensa para formar oceanos e atmosferas e a tectônica de placas começa a reciclagem lenta da Rocha na superfície planetária em algum lugar dentro dos oceanos de alguma forma uma Faísca de vida se acende se encontra se adapta e evolui enchendo esse mundo único

com um tipo totalmente novo de criação a química evolui para a Biologia enquanto uma variedade de formas de vida povoam os mares a terra e o ar e então como por magia Uma Mente Consciente emerge para contemplar seu lugar no vasto universo apesar de compreendermos os eventos que levaram à formação da Via Láctea do Sol da da terra da vida e de nós mesmos ainda há lacunas em nossa compreensão cósmica como a sopa de átomos formada após o Big Bang nos levou a tudo isso bilhões de anos depois era inevitável ou poderia o universo ter

seguido um caminho diferente pegando a matéria e a energia que sabemos que existiam por volta da época da recombinação atômica e da formação do fundo cósmico de micro-ondas e simulando a subsequente evolução cósmica chegamos a um universo que é Sutilmente Mas significativamente diferente daquele em que nos encontramos existem menos galáxias menos formação de estrelas vigorosas e formação planetária atrasada é possível nessas simulações que a vida esteja atrasada ou mesmo ausente por completo claramente algo está faltando na imagem uma peça final do quebra-cabeça que literalmente une tudo Infelizmente essa peça faltante é um fenômeno que os

cosm simplesmente não conseguem ver passados 380.000 anos desde o Big Bang a luz finalmente rompeu as amarras da matéria os fótons agora viajam livremente pelo Cosmos em expansão mas à medida que o universo se expande sua energia diminui embora não seja mais opaco o universo ainda é Sombrio a intensa energia da sua formação se dissipou e será necessário muito tempo tempo até que um novo processo a fusão nuclear concentre a energia novamente Esta é a era sombria do universo pode haver pouco para se ver mas isso não significa que haja pouco acontecendo na verdade é

durante esse período incluindo o primeiro milhão de anos da história cosmológica que os cientistas acreditam que a matéria escura entra em cena para moldar o futuro do universo a existência da matéria escura foi postulada pel pel a primeira vez em 1933 quando o astrônomo suíço Fritz Vick estudava o aglomerado de galáxias de coma há cerca de 320 milhões de anos luz da Terra as galáxias pareciam estar se movendo rápido demais para permanecerem Unidas no aglomerado as estimativas das massas de cada galáxia no aglomerado com base nas Estrelas luminosas que podiam ser vistas e contadas deram

um número que era 10 vezes menor do que o necessário para manter o grupo Unido dada a velocidade com que as galáxias estavam se movendo para explicar essa aparente discrepância entre os dois métodos de determinação da massa zck propôs que deve haver uma grande quantidade de massa não visível escondida por aí entre as estrelas o gás e a matéria visível ele chamou isso de dun matery Alemão para matéria escura Embora tenha havido pouco Progresso nessa área por quase 50 anos no final dos anos 70 a astrônoma pioneira Vera Rubin estava analisando a rotação da Galáxia

de Andrômeda a galáxia espiral mais próxima da nossa quando percebeu discrepâncias nos movimentos de suas estrelas enquanto ela e seus colegas examinavam leituras complexas de cartões perfurados de seus instrumentos para Rubim o problema era evidente esperava-se que as galáxias girassem rapidamente somente perto do centro mas as estrelas nas bordas estavam se movendo com a mesma veloc indicando algo fora do comum a explicação para esse movimento surpreendente sem desafiar as leis básicas do movimento cósmico era que as próprias estrelas faziam parte de uma massa maior que compunha a galáxia Rubin estimou que apenas 15% da matéria

estava visível sugerindo que Andrômeda estava envolvida em um vasto alo de matéria escura invisível observações posteriores confirmaram que a maioria das Galáxias incluindo a nossa está cercada dessa forma acredita-se que o alo de matéria escura da Via Láctea seja até 15 vezes maior do que sua extensão visível apesar de nossa incapacidade contínua de detectá-la os astrônomos reconhecem a importância da matéria escura na evolução do universo estudos indicam que a matéria escura supera a matéria bariônica também chamada de comum em seis para um no entanto sua verdadeira natureza permanece um mistério após décadas de investigação uma

possibilidade é que a matéria escura no universo seja composta de objetos comuns formados por matéria bariônica como quarks e léptons mas que são difíceis de detectar com nossas tecnologias atuais conhecidos como objetos compactos massivos do alo Estes são mais frequentemente abreviados para machos em inglês esses objetos poderiam ser buracos negros de uma ampla Gama de tamanhos estrelas de nêutrons pequenas mas incrivelmente densas e massivas criadas quando estrelas gigantes colapsam no final de suas vidas ou um número Extraordinário de anãs marrons que contém quase massa suficiente para serem estrelas mas não o suficiente para iniciar a

fusão no entanto à medida que nossos telescópios e Instrumentos melhoram e somos capazes de sondar as profundezas do espaço intergaláctico com mais detalhes as chances de Tais objetos em número suficiente continuarem escapando a nossa percepção diminuem a cada ano que passa devido a essa contínua falta de evidências observacionais uma possibilidade alternativa é atualmente favorecida entre os cosmologistas que a maioria da matéria escura existe como uma partícula massiva de interação fraca correspondendo ao apelido wimps essa seriam um tipo completamente novo de partícula que está fora do modelo padrão como o entendemos hoje mas que até agora

não conseguimos detectar elas não interagiram com a matéria normal por meio de nenhuma das forças fundamentais conhecidas exceto pela gravidade mas ainda assim teriam uma alta massa ou estariam presentes em número suficiente para compensar os 85% de massa faltante do universo a busca está em andamento em aceleradores de partículas e no Cosmos em busca de qualquer indício dessas wimps pesadas mas com tão poucas pistas podemos ter um longo caminho pela frente não importa se a matéria escura se apresenta como um macho ou um wimp ou talvez algo completamente diferente é provável que ela tenha existido

desde os primeiros segundos do universo pairando nas sombras da matéria tangível e foi durante as eras das Trevas cósmicas cerca de 1 milhão de anos após o Big Bang que a matéria escura começou a influenciar a estrutura Geral do universo os dados da radiação cósmica de fundo de micro-ondas indicam que tanto a matéria quanto a energia estavam distribuídas de forma desigual no momento da recombinação atômica sugerindo que a matéria escura tenha seguido um padrão semelhante nesses milênios obscuros a gravidade entra em Ação aglomerando a matéria escura de forma mais rápida e densa do que a

matéria bariônica consequentemente a matéria bariônica é atraída para esses Possos gravitacionais invisíveis formando filamentos nós aglomerados de gás que servirão como bário para as primeiras estrelas e galáxias a partir desse ponto a evolução do universo segue um curso inevitável tudo o que aconteceu nos primeiros milhões de anos da cronologia cósmica estabeleceu as bases para bilhões de anos de desenvolvimento astrofísico o universo atingiu um estado de resfriamento onde as leis da física prevalecem de forma compreensível as quatro forças fundamentais se estabilizaram determinando todas as interações fundamentais e a natureza e as quantidades de matéria se estabilizaram

para fornecer os ingredientes para gerações de estrelas e galáxias a Gênese da química e a criação última da vida mas isso não é tudo por 8 bilhões de anos os eventos no universo se desenrolaram exatamente como esperaríamos com esses ingredientes básicos no entanto por volta de 5 a 6 bilhões de anos atrás pouco antes da formação do nosso sistema solar algo mudou e descobrir esse algo deixou claro que ainda não entendíamos realmente o equilíbrio do universo essa mudança perturbadora na evolução do universo foi reconhecida pela primeira vez há cerca de 25 anos quando os astrônomos

estavam estudando supernovas em diferentes pontos no espaço e no tempo supernovas de um certo tamanho são por vezes referidas como velas padrão devido à sua explosão com um brilho e luminosidade conhecido e previsíveis isso as torna ferramentas úteis para medir a expansão do Cosmos já que sua luz se estende para comprimentos de onda mais vermelhos com a expansão do espaço entre elas e nossos instrumentos entretanto os astrônomos notaram algo intrigante nos últimos 5 bilhões de anos as supernovas estão mais vermelhas do que deveriam estar indicando que estão se afastando de nós mais rápido do que

o esperado esse padrão também pode ser observado em medições de oscilações acústicas bariônica e aglomerados de galáxias não só isso mas a própria expansão acelerada parece estar se acelerando a explicação mais plausível para essa fase final e desconcertante de transformação do universo é a energia escura e ao longo da história de nosso sistema solar temos vivido em uma era dominada por ela assim como a matéria escura os cosmologistas ainda não têm uma compreensão Clara do que exatamente é a energia escura quando Einstein estava formulando sua teoria da relatividade geral ele introduziu a ideia da Constante

cosmológica representando a energia intrínseca do espaço vazio à medida que o espaço se expande há objetivamente mais dessa energia que poderia servir para impulsionar uma expansão adicional embora a relatividade geral tenha dispensado essa constante a ideia ressurgiu para explicar a energia escura o desafio permanece em entender porque essa energia intrínseca Deve existir se não encontrarmos uma explicação explorando escalas cósmicas talvez a física das escalas Muito pequenas possa fornecer uma pista a teoria quântica sugere um fenômeno chamado energia do vácuo onde as partículas virtuais que surgem e desaparecem devido a flutuações quânticas exercem uma pressão que

pode causar expansão embora promissora a aplicação dessa energia do vácuo em escalas maiores não se ajusta corretamente à expansão observada diante disso alguns cosmologistas estão considerando algo completamente diferente um novo tipo de campo de energia chamado quintessência que pode agir de forma oposta à matéria e à energia normais podendo ser tanto atrativo quanto repulsivo e pode mudar ao longo do tempo mas sem experimentos ou observações que possam facilmente sondar essa força ou até mesmo confirmar sua existência ficamos na escuridão enquanto o tempo passa e o espaço ao nosso redor se expande assim seja qual for

a explicação estamos em um universo composto por aproximadamente 68 por de energia escura 2 7% de matéria escura e menos de 5% de matéria normal São esses os ingredientes que moldaram nosso Universo ao longo de seus 133,8 bilhões de anos de existência seguindo as regras e constantes que foram estabelecidas em seus primeiros momentos Nos primeiros 10 trés de segundo após o Big Bang se você gostou deste document deixe seu like aqui não Sea de se inscr no canal e se você aa que este vídeo valeu a pena então você pode fazer uma contribuição direta para

o canal clicando no botãozinho de Valeu logo abaixo do vídeo a sua contribuição ficará visível para todo mundo nos comentários E terá minha eterna gratidão e se você quiser aprender mais sobre o universo temos um eBook sobre astronomia é um e-book de fácil compreensão direcionado para iniciantes vou estar deixando o link para você adquirir no comentário fixado E na descrição por hoje é isto e lembre-se o conhecimento é um investimento com lucros inesgotáveis C [Música]