TEORIA DO BIG CRUNCH: HISTÓRIA, PRINCÍPIOS, FATOS A FAVOR E CONTRA - ARTE - 2024

A teoria do Big Crunch, Big Crunch ou Big Implosion propõe que o universo acabará por se contrair para reformar uma grande singularidade no espaço-tempo. É, portanto, uma espécie de reversão do Big Bang.

Se o universo teve seu início na expansão violenta de uma singularidade na qual todo o espaço-tempo estava concentrado, então seu fim é justamente o processo inverso. A ideia não é nova, já que os cientistas há muito se perguntam se a gravidade, a grande arquiteta da matéria, também será um dia capaz de causar seu colapso total.

Figura 1. Esta animação mostra algo do que aconteceria durante o Big Crunch: galáxias se aproximando até formarem uma singularidade no espaço minúsculo. Fonte: Wikimedia Commons.

O Big Crunch fala sobre como seria o fim do universo se a força da gravidade prevalecesse. Não é uma teoria sobre sua origem, embora haja outra, a do universo oscilante, que combina o Big Crunch com o Big Bang para produzir uma imagem de universos infinitos em ciclos constantes de expansão e contração.

Embora o universo esteja se expandindo no momento, e haja muitas evidências para apoiar isso, o Big Crunch sugere que a gravidade em algum ponto será poderosa o suficiente para interromper essa expansão.

E não apenas pará-lo, mas revertê-lo a ponto de causar uma contração contínua, aproximando estrelas e galáxias cada vez mais. Mas não seria tudo, ao se contrair, o universo se aqueceria progressivamente em uma escala inimaginável, fazendo com que os planetas se tornassem inóspitos à vida.

A compressão continuará até o espaço-tempo e tudo nele é reduzido a uma singularidade da qual um novo universo poderia eventualmente nascer. Ou talvez não, já que no momento não há como saber.

História e princípios da teoria do Big Crunch

Embora por enquanto a evidência de que o universo está se expandindo seja inquestionável, a força da gravidade nunca deixa de estar presente, podendo se tornar a força dominante a qualquer momento e fazer com que planetas, estrelas e galáxias se aproximem.

Os cientistas propõem que a expansão atual se deve à energia escura, um campo que preenche todo o espaço, mas cuja verdadeira natureza é desconhecida, embora se pense que seja gerado pelo próprio espaço, e aumenta à medida que cresce.

E quanto mais o universo se expande, mais espaço é criado e com ele mais energia escura com pressão negativa, criando um cenário de expansão indefinida e cada vez mais rápida.

No entanto, se alguém parte de um universo fechado, a expansão não pode continuar para sempre e a energia escura deve necessariamente enfraquecer, embora não se saiba quando isso começaria a acontecer. Alguns acreditam que já começou, embora o universo pareça estar aumentando sua taxa de expansão.

Esse enfraquecimento fará com que a gravidade tenha um papel preponderante, fazendo com que a densidade do universo volte a aumentar. Uma densidade de pelo menos 3 átomos / metro cúbico é considerada necessária para que isso aconteça.

Desta forma, as galáxias ficarão cada vez mais próximas, chegando no momento em que todas formam uma galáxia colossal que se concentrará para dar origem a um buraco negro único, uma singularidade de dimensões incrivelmente pequenas.

Figura 2. O possível recuo das galáxias é motivo para especulação cosmológica. Fonte: Wikimedia Commons.

É uma espécie de Big Bang ao contrário, embora as características desse novo universo extremamente quente fossem bem diferentes, uma vez que a densidade não seria mais uniforme.

Geometrias possíveis para o universo

Segundo um critério cosmológico, se a densidade do universo é homogênea, sua curvatura é determinada pela densidade média, sendo esta curvatura constante. O indicador é o parâmetro de curvatura Ωo:

Ωo = densidade média do universo / densidade de energia crítica

Onde a densidade de energia crítica é a de um universo plano, sem curvatura. Existem três possibilidades para este parâmetro: Ωo = 1, maior que 1 ou menor que 1. Quando Ωo> 1 temos um universo esférico ou fechado, no qual o Big Crunch é uma possibilidade muito real.

As medições atuais apontam para um universo de geometria plana, portanto, a hipótese do Big Crunch não tem atualmente o apoio da maioria na comunidade científica, exceto por alguns cosmólogos, como veremos em breve.

Figura 3. Imagem das três geometrias possíveis do universo. O Big Crunch é possível em um universo esférico, que é finito e fechado. Fonte: Wikimedia Commons.

Fatos a favor

A hipótese do Big Crunch vem de muitos cientistas para os quais a ideia de um universo em constante expansão não é admissível. Admitindo que o Big Crunch é uma possibilidade real, o universo teria um início e um fim, o que pode ser tranquilizador para muitos.

Por outro lado, para outros cientistas o Big Crunch é aceito quando faz parte de um ciclo interminável de expansões e contrações propostas na teoria do universo oscilante, pois isso evitaria pensar justamente no início do universo como tal, e como é perturbador especular sobre o que estava lá antes de haver.

Por essas razões, muitos pesquisadores continuam trabalhando na criação de novos modelos do universo. Há quem proponha modificações no valor da constante cosmológica, constante proposta por Albert Einstein para que as soluções de suas equações de campo conduzam a um universo estável.

De acordo com os dados astronômicos mais recentes, a constante cosmológica, denotada pela letra grega maiúscula lambda, tem um valor de: Λ = 10 ^-46 km ^-2.

Alguns cosmologistas afirmam que um valor ainda menor dessa constante, que já é minúscula, certamente leva a um universo finito, no qual a contração do espaço é viável. Desta forma, o Big Crunch seria um fim viável do universo.

Teoria do universo oscilante

Também conhecida como teoria do universo pulsante ou Big Bounce, ela tem muitos pontos em comum com o Big Crunch.

Foi proposto pelo matemático Richard Tolman (1881-1948), que postulou que o universo se expande devido ao impulso do Big Bang, mas então a expansão para quando a gravidade se torna a força dominante.

Isso tem acontecido periodicamente, portanto o universo não tem, nem nunca teve começo ou fim.

Teorias alternativas para o fim do universo

Além do Big Crunch e da teoria do universo oscilante, muitos cosmologistas afirmam que o universo vai acabar com o Big Rip: provavelmente é a expansão que acaba aniquilando a matéria, dividindo-a cada vez mais.

E outra parte dos cientistas considera que a expansão acarreta um resfriamento contínuo. Como se sabe, os movimentos das partículas constituintes da matéria param quando atingem o zero absoluto, uma temperatura inconcebivelmente fria que ainda não foi atingida.

Se o universo estiver aberto, a expansão pode continuar indefinidamente, conforme sua temperatura se aproxima cada vez mais do zero absoluto. Este resfriamento, conhecido como Big Freeze, causará a eventual morte do universo por calor em um futuro distante.

Dados contra

Dois fatos importantes significam que muitos cientistas não acreditam no Big Crunch como alternativa na evolução do universo.

A primeira é que o universo está em expansão, fato confirmado experimentalmente pela observação de estrelas supernovas distantes e medições da radiação cósmica de fundo, remanescentes do Big Bang.

Claro, existe a possibilidade de que no futuro pare de fazer isso, pois há tempo suficiente para isso e o mais importante: há muitas coisas que ainda não sabemos sobre o universo.

A segunda é que as medições da curvatura do universo sugerem que a geometria do universo é plana. E em uma geometria como essa, o Big Crunch não é possível. Isso foi revelado pelos resultados da missão Planck, que indicam que a densidade do universo é 5% maior do que a necessária para seu fechamento.

A missão Planck é um projeto da Agência Espacial Europeia, que consiste num satélite artificial equipado para recolher dados sobre a natureza do espaço. Foi lançado em 2009 na Guiana Francesa e está equipado com sondas, detectores e telescópios.

Figura 4. Modelo do satélite Planck, batizado em homenagem ao físico alemão Max Planck (1858-1947), pioneiro da Mecânica Quântica. Fonte: Wikimedia Commons. Fotografia de Mike Peel (www.mikepeel.net).

Cientistas apoiando o Big Crunch

Entre aqueles que defendem a possibilidade de um colapso iminente do universo do tipo Big Crunch estão Nemanja Kaloper e Antonio Padilla. Esses pesquisadores trabalham com um modelo no qual modificaram o valor da constante cosmológica, obtendo um universo estável e fechado.

Seus resultados foram publicados na Physical Review Letters, no entanto, no momento não há observações que sustentem este novo modelo.

Referências

1. Harris, W. How the Big Crunch Theory Works. Recuperado de: science.howstuffworks.com.
2. Mann, A. Como o universo terminará? Recuperado de: livescience.com.
3. Moskowitz, C. Endless Void or Big Crunch: How Will the Universe End? Recuperado de: space.com.
4. NeoFronteras. Haverá um Big Crunch? Recuperado de: neofronteras.com.
5. Steinhardt, P. evolução cósmica em um universo cíclico. Recuperado de: arxiv.org.
6. UCDavis. A nova pesquisa do Prof. Nemanja Kaloper sobre o fim do universo gera forte cobertura da mídia. Recuperado de: physics.ucdavis.edu.
7. Wikipedia. Big Crunch. Recuperado de: es.wikipedia.org.
8. Wikipedia. Energia escura. Recuperado de: es.wikipedia.org.