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A cosmologia estuda a origem, evolução e estrutura do Universo como um todo. O cosmólogo tem um papel semelhante ao do paleontólogo, que tenta reconstruir toda uma época remota através de achados esparsos, fósseis incompletos, testemunhos semidestruídos pela implacável passagem do tempo.
Mas como reconstruir a história do Universo? Para falarmos de história, temos de abordar o passado, presente e futuro, adaptando nossa experiência humana da passagem do tempo ao Universo.
Em 1948 foram propostos dois modelos cosmológicos, completamente antagônicos.
Em um deles, proposto na Inglaterra por F. Hoyle, H. Bondi and T. Gold, e conhecido como modelo do estado padrão, o Universo não evolui, permanecendo o mesmo no tempo e no espaço.
No outro modelo apresentado, conhecido como o do Big Bang, podemos reconstruir a história do Universo como fazemos com um filme, com um princípio, meio e fim.
Quando George Gamow propôs a versão original do modelo, ele assumiu certas condições iniciais para descrever o princípio do filme.
Inspirado pelas descobertas (e também pelas destruições) da física nuclear durante a Segunda Guerra Mundial, Gamow assumiu que no início o Universo era extremamente quente e denso, uma sopa cósmica de partículas elementares, que incluem os prótons, elétrons e nêutrons.
De acordo com o modelo do Big Bang, o início não é exatamente o início! É como se chegássemos ao cinema perdendo o começo do filme.
Aqui nos deparamos com uma escolha. Podemos voltar atrás, tentando cada vez mais chegar perto do início, ou ir em frente, e tentar reconstruir o que aconteceu com o Universo a partir desse estado inicial quente e denso.
George Gamow escolheu seguir em frente. Com isso, ele conseguiu garantir o triunfo de seu modelo sobre o do estado padrão.
Em 1929, o astrônomo norte-americano Edwin Hubble descobriu que o Universo está em expansão. Medindo posições de galáxias muito distantes, Hubble mostrou que elas estavam se afastando umas das outras.
Mas expansão implica passagem do tempo. Dentro do modelo do Big Bang, expansão implica queda de temperatura; a sopa cósmica se resfria continuamente, com a passagem do tempo relacionada com a queda da temperatura. Gamow e seus colaboradores mostraram que, ao se resfriar, a composição da sopa mudava.
Quando o Universo tinha um segundo de vida (em dados atuais), prótons e nêutrons se juntaram para formar certos núcleos de elementos leves, como por exemplo hélio (dois prótons e dois nêutrons).
Gamow e sua equipe calcularam que em torno de 25% do Universo deve ser composto de hélio. Essa previsão foi confirmada por observações feitas nas duas últimas décadas.
A história continua. Quando o Universo tinha 300 mil anos -um intervalo de tempo minúsculo comparado com sua idade atual de aproximadamente 15 bilhões de anos-, elétrons se juntaram aos núcleos formando átomos, principalmente hidrogênio, que constitui 75% da matéria universal.
Gamow mostrou que, como resultado do processo de formação dos átomos, o Universo deveria estar banhado de radiação, com a temperatura de 270° C negativos.
A descoberta dessa radiação em 1965 foi o grande triunfo do modelo do Big Bang. Já o modelo do estado padrão, incapaz de explicar a existência e propriedades desta radiação, teve de ser abandonado.
A grande vantagem que o cosmólogo tem sobre o paleontólogo é a de poder prever com exatidão quais fósseis devem ser encontrados.
A radiação cósmica e os núcleos de elementos leves são justamente os fósseis dessas eras primordiais, que o cosmólogo usa para reconstruir a história do Universo.
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