Descubra por que a temperatura da radiação cósmica de fundo em micro-ondas é quase uniforme e como a inflação cósmica explica esse fenômeno intrigante.
Por que a temperatura da radiação cósmica de fundo em micro-ondas é quase uniforme?
A radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB, do inglês Cosmic Microwave Background) é um dos fenômenos mais importantes para a compreensão do universo primitivo. Essa radiação consiste em um brilho difuso que preenche todo o espaço observável, remanescente do Big Bang, o evento que deu origem ao universo cerca de 13,8 bilhões de anos atrás.
Uma das características notáveis do CMB é a sua temperatura quase uniforme em todas as direções do céu, com variações extremamente pequenas. Essa uniformidade foi confirmada por medições precisas realizadas por satélites, como o COBE e o WMAP, e mais recentemente pelo satélite Planck.
O modelo do Big Bang e a radiação cósmica de fundo em micro-ondas
O modelo do Big Bang, amplamente aceito pela comunidade científica, descreve a origem e a evolução do universo a partir de um estado inicial extremamente quente e denso. Conforme o universo se expandia e esfriava, os fótons (partículas de luz) e outras partículas subatômicas se formaram e começaram a se mover livremente.
Cerca de 380 mil anos após o Big Bang, o universo esfriou o suficiente para que os átomos pudessem se formar. Nesse momento, os fótons foram liberados e começaram a se propagar livremente pelo espaço, formando o que conhecemos como radiação cósmica de fundo em micro-ondas.
A temperatura atual da radiação cósmica de fundo em micro-ondas é de aproximadamente 2,7 Kelvin (-270,45 graus Celsius). Essa temperatura é extremamente uniforme, com variações de apenas algumas partes em cem mil.
A origem da uniformidade da radiação cósmica de fundo
A uniformidade da temperatura da radiação cósmica de fundo em micro-ondas é um enigma fascinante para os cosmologistas. Se considerarmos que o universo se expandiu a partir de um ponto extremamente pequeno e denso, seria de se esperar que as regiões mais distantes entre si tivessem temperaturas diferentes. No entanto, as medições mostram que a temperatura é praticamente a mesma em todas as direções do céu.
Uma explicação para essa uniformidade é conhecida como “problema do horizonte”. De acordo com a teoria da relatividade, nada pode se mover mais rápido do que a luz. Isso significa que há um limite para a distância que a luz pode percorrer desde o Big Bang até o momento atual. Chamamos essa distância de “horizonte observável”.
O problema do horizonte surge quando consideramos regiões do universo que estão além do horizonte observável, ou seja, que não têm uma conexão causal direta com nossa região. Se essas regiões não tivessem tido tempo suficiente para se equilibrar termicamente com as regiões que podemos observar, esperaríamos ver uma variação significativa na temperatura do CMB em diferentes direções do céu.
No entanto, a uniformidade observada da radiação cósmica de fundo pode ser explicada pela inflação cósmica. A inflação cósmica é uma teoria que postula que o universo passou por um período de expansão extremamente rápida logo após o Big Bang. Durante esse período, o universo se expandiu em uma taxa exponencial, permitindo que regiões distantes alcançassem um equilíbrio térmico antes de se separarem além do horizonte observável.
Essa explicação é consistente com as observações e oferece uma solução elegante para o problema do horizonte. A inflação cósmica torna possível que diferentes regiões do universo tenham tido tempo suficiente para alcançar a mesma temperatura antes de se tornarem causalmente desconectadas. Assim, a uniformidade da radiação cósmica de fundo em micro-ondas é um reflexo do estado uniforme do universo primitivo durante o período de inflação.
As medições precisas da temperatura da radiação cósmica de fundo em micro-ondas continuam sendo um campo de estudo ativo na cosmologia. Novos experimentos, como o telescópio espacial James Webb, estão sendo desenvolvidos para aprimorar nossa compreensão dessa radiação primordial e oferecer insights ainda mais profundos sobre a origem e a evolução do universo.