QUAL É A TEORIA DO UNIVERSO OSCILANTE? - CIÊNCIA - 2025

O universo oscilante ou teoria do universo cíclico propõe que o universo se expande e se contrai indefinidamente. Richard Tolman (1881-1948), um matemático do California Institute of Technology, propôs uma teoria baseada na matemática do universo pulsante por volta de 1930.

Mas a ideia não era nova para a época de Tolman, uma vez que as antigas escrituras védicas já haviam proposto algo semelhante por volta de 1500 aC, afirmando que todo o universo estava contido em um ovo cósmico chamado Brahmanda.

Figura 1. Visão do universo profundo do Hubble. Atualmente o universo está se expandindo, mas de acordo com a teoria do universo oscilante, chega um momento em que ele se contrai. Fonte: Wikimedia Commons.

Graças a Edwin Hubble (1889-1953), está provado que o universo está em expansão, o que, segundo a maioria dos astrônomos, está se acelerando.

Proposta da Teoria do Universo Oscilante

O que Tolman propõe é que a expansão do universo ocorre graças ao impulso inicial do Big Bang e irá parar assim que esse impulso cesse devido à ação da gravidade.

De fato, o cosmólogo russo Alexander Friedmann (1888-1925) já havia introduzido matematicamente em 1922 a ideia de uma densidade crítica do universo, abaixo da qual ele se expande sem que a gravidade seja capaz de impedi-lo, enquanto acima dela, o mesmo. A gravitação impede a expansão e causa sua contração até o colapso.

Bem, em sua teoria Tolman prevê que a densidade do universo chegará a um ponto em que a expansão pára graças ao freio gravitacional, e a fase de contração, chamada Big Crunch, começará.

Durante esta fase, as galáxias ficarão cada vez mais próximas para formar uma massa enorme e incrivelmente densa, causando o colapso previsto.

A teoria também postula que o universo não tem início e fim específicos, pois é construído e destruído alternadamente em ciclos de milhões de anos.

A matéria primordial

A maioria dos cosmologistas aceita a teoria do Big Bang como a origem do universo, que foi formado por meio da grande explosão primordial, de uma forma específica de matéria e energia de densidade inimaginável e temperatura enorme.

Desse grande átomo inicial emergiram as partículas elementares que conhecemos: prótons, elétrons e nêutrons, na forma chamada ylem, palavra grega que o sábio Aristóteles usara para se referir à substância primordial, fonte de toda a matéria.

O ylem foi esfriando gradualmente conforme se expandia, tornando-se menos denso a cada vez. Este processo deixou uma pegada de radiação no universo, que agora foi detectada: o fundo de radiação de microondas.

As partículas elementares começaram a se combinar e formar a matéria que conhecemos em questão de minutos. Então o ylem foi se transformando sucessivamente em uma e outra substância. A ideia do ylem é precisamente o que deu origem à do universo pulsante.

Segundo a teoria do universo pulsante, antes de atingir esta fase expansiva em que agora nos encontramos, é possível que existisse outro universo semelhante ao atual, que se contraiu para formar o ylem.

Ou talvez o nosso seja o primeiro dos universos cíclicos que ocorrerão no futuro.

Big Bang, Big Crunch e entropia

De acordo com Tolman, cada sequência de oscilação no universo começa com um Big Bang, no qual o ylem dá origem a toda a matéria que conhecemos e termina com o Big Crunch, o colapso em que o universo entra em colapso.

No período de tempo entre um e outro, o universo se expande até que a gravidade o interrompe.

No entanto, como o próprio Tolman percebeu, o problema está na segunda lei da termodinâmica, que afirma que a entropia - grau de desordem - de um sistema nunca diminui.

Portanto, cada ciclo teria que ser mais longo que o anterior, se o universo fosse capaz de manter uma memória de sua entropia anterior. Aumentando a duração de cada ciclo, chegaria um ponto em que o universo tenderia a se expandir indefinidamente.

Outra consequência é que, de acordo com este modelo, o universo é finito e em algum ponto distante no passado ele deve ter tido uma origem.

Para remediar o problema, Tolman afirmou que ao incluir a termodinâmica relativística, tais restrições desapareceriam, permitindo uma série indefinida de contrações e expansões do universo.

A evolução do universo

Figura 2. O parâmetro densidade determina três geometrias possíveis do universo. Fonte: NASA via Wikimedia Commons.

O cosmologista russo Alexander Friedmann, que também foi um grande matemático, descobriu três soluções para as equações de Einstein. São 10 equações que fazem parte da teoria da relatividade e que descrevem como o espaço-tempo se curva devido à presença da matéria e da gravidade.

As três soluções de Friedmann levam a três modelos do universo: um fechado, um aberto e um terceiro plano. As possibilidades oferecidas por essas três soluções são:

-Um universo em expansão pode parar de se expandir e se contrair novamente.

-O universo em expansão pode atingir um estado de equilíbrio.

-A expansão pode continuar até o infinito.

The Big Rip

A taxa de expansão do universo e a quantidade de matéria presente nele são as chaves para reconhecer a solução correta entre as três que foram mencionadas.

Friedmann estimou que a densidade crítica referida no início é de mais ou menos 6 átomos de hidrogênio por metro cúbico. Lembre-se de que o hidrogênio e o hélio são os principais produtos do ylem após o Big Bang e os elementos mais abundantes no universo.

Até agora, os cientistas concordam que a densidade do universo atual é muito baixa, de tal forma que com ela não é viável gerar uma força de gravidade que retarde a expansão.

Então nosso universo seria um universo aberto, que poderia terminar na Grande Lágrima ou Grande Rasgo, onde a matéria é separada em partículas subatômicas que nunca voltam a se juntar. Este seria o fim do universo que conhecemos.

Matéria escura é a chave

Mas você deve levar em consideração a existência de matéria escura. A matéria escura não pode ser vista ou detectada diretamente, pelo menos por enquanto. Mas seus efeitos gravitacionais sim, já que sua presença explicaria as alterações gravitacionais em muitas estrelas e sistemas.

Visto que se acredita que a matéria escura ocupa até 90% do universo, é possível que nosso universo esteja fechado. Nesse caso, a gravidade seria capaz de compensar a expansão, trazendo-a para o Big Crunch, conforme descrito anteriormente.

De qualquer forma, é uma ideia fascinante, que ainda tem muito espaço para especulações. No futuro, é possível que a verdadeira natureza da matéria escura, se ela existir, seja revelada.

Já existem experiências para isso nos laboratórios da Estação Espacial Internacional. Enquanto isso, experimentos estão sendo realizados para obter matéria escura da matéria normal. As descobertas resultantes serão a chave para a compreensão da verdadeira natureza do universo.

Referências

1. Kragh, H. Cyclic models of the relativistic universe. Recuperado de: arxiv.org.
2. Pérez, I. Origem e fim do Universo. Recuperado de: revistaesfinge.com.
3. SC633. Origens do Universo. Recuperado de: sc663b2wood.weebly.com.
4. Villanueva, J. Oscillating Universe Theory. Recuperado: universetoday.com.
5. Wikipedia. Modelo cíclico. Recuperado de: en.wikipedia.org.
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