Olhando além do nosso planeta, no vasto conjunto de estrelas, os seres humanos sempre fizeram perguntas centrais sobre a nossa origem: o universo sempre existiu? Como podemos determinar a história de algo tão complexo?
Existem vários métodos que possam dar uma ideia: a verificação da idade dos objetos mais antigos encontrados nele, análise da taxa de expansão do universo e as medições da radiação cósmica de fundo para descobrir as condições iniciais do universo e sua evolução.
No início de 1900, não havia nenhuma noção dessa idade. Na década de 20, o matemático Alexander Friedmann previu um universo em expansão. Edwin Hubble confirmou isto quando descobriu que muitas galáxias estavam se afastando da nossa em altas velocidades. Hubble mediu várias dessas galáxias e em 1929 publicou um artigo afirmando que o universo está ficando maior.
Os cientistas então perceberam que poderiam usar essa expansão para voltar ao tempo em um ponto em que tudo começou. Traçar a expansão do universo de volta no tempo é chamado de encontrar sua “idade dinâmica”.
A taxa de expansão do universo é conhecida como a constante de Hubble. Uma maneira de verificar essa constante é comparar a sua previsão para a idade do universo com a idade dos objetos mais antigos que podemos ver. No mínimo, o universo deve ser mais velho do que os objetos que ele contém.
Pode-se estimar a idade de estrelas muito antigas analisando o esgotamento de seu combustível – as chamadas anãs brancas – determinando o tempo que elas esfriaram. Também se pode estimar a idade de aglomerados globulares, grandes aglomerados de estrelas velhas que se formaram mais ou menos ao mesmo tempo.
Esse cálculo foi feito e estima-se que os objetos mais antigos têm entre 12 bilhões a 13 bilhões de anos.
Na década de 1990, os cientistas ficaram intrigados quando descobriram que a estimativa da idade do universo – com base na medição da constante de Hubble – era vários bilhões de anos mais jovem do que a idade das estrelas mais antigas.
No entanto, em 1998, Riess e Saul Perlmutter colegas do Lawrence Berkeley National Laboratory e Brian Schmidt, do Australian National Lab encontraram a raiz do problema: o universo não estava se expandindo a uma taxa constante. Estava acelerando.
Eles descobriram isso observando um tipo de supernova – a explosão de uma estrela no final de sua vida útil. Supernovas do tipo 1A explodem com brilho uniforme, e a luz viaja a uma velocidade constante. Ao observar várias supernovas do tipo 1A, os cientistas foram capazes de calcular sua distância da Terra e quanto tempo a luz levou para chegar aqui.
“As supernovas são usadas para determinar quão rápido o universo está se expandindo em torno de nós” – Riess. “E, olhando para supernovas distantes que explodiram no passado e cuja luz levou um longo tempo para chegar até nós, podemos também ver como a taxa de expansão recentemente está mudando”. Usando este método, os cientistas estimaram que a idade do universo é cerca de 13,3 bilhões anos.
Outra forma de estimar a idade do universo é usando a radiação cósmica de fundo (CMB), a radiação remanescente do que aconteceu em seguida ao big bang, que se propaga em todas as direções.
Se entendermos isso bem o suficiente, em princípio, poderemos prever o quão rápido o universo fez essas coisas com essas condições iniciais e como o universo se expandiria em pontos diferentes no futuro.
Usando a sonda Wilkinson Microwave Anisotropy (WMAP) da NASA, os cientistas criaram um mapa detalhado das variações de temperatura da CMB. E então compararam o padrão de flutuação com diferentes modelos teóricos do universo que preveem padrões da CMB. Em 2003, eles encontraram um que se encaixava.
O WMAP descobriu que a matéria comum representa cerca de 4% do universo, a matéria escura cerca de 23% e os 73% restantes é a energia escura. Usando os dados do WMAP, os cientistas estimaram que a idade do universo é 13,772 milhões anos, com uma margem de erro de 59 milhões.
Em 2013, o telescópio espacial Planck da Agência Espacial Europeia criou um mapa ainda mais detalhado das flutuações de temperatura da CMB e estimou que o universo tenha 13,82 bilhões anos de idade, mais ou menos 50 milhões de anos um pouco mais velho do que a estimativa do WMAP. O Planck também fez medições mais detalhadas dos componentes do universo e encontrou um pouco menos energia escura (cerca de 68%) e um pouco mais de matéria escura (cerca de 27%).
Mesmo com essas medições extremamente precisas, os cientistas ainda têm enigmas a resolver. A medida atual da taxa de expansão do universo tende a ser cerca de 5% maior do que a previsto pela CMB, e os cientistas não sabem ao certo o por que.
Riess, um dos principais pesquisadores sobre o tema diz que: “É um sinal de enorme progresso na cosmologia ficarmos chateados e preocupados com uma diferença de 5%, ao passo que há 15 ou 20 anos as medições da taxa de expansão podem diferir por um fator de dois”.
Referências:
[1]http://www.universoracionalista.org/a-idade-do-universo/
Autora: Nicole Moura