Álbum Cósmico

O Universo evoluiu e passou por diferentes estágios nestes 15 bilhões de anos. Estas fases dependem fundamentalmente da temperatura do Universo naquele momento, que determina o estado de matéria e energia. O Modelo Cosmológico Padrão fornece uma relação entre a temperatura do Universo e a sua idade, de modo que para uma determinada idade do Universo podemos encontrar a temperatura correspondente.
Assim como os pais corujas que tiram fotografias mostrando seu filho em diferentes fases, vamos fazer aqui um álbum cósmico com os momentos ou fases mais relevantes pelas quais o Universo passou. Faremos agora uma jornada aos momentos iniciais do Universo.
 Hoje, aproximadamente 15 bilhões de anos após o Big Bang, certamente é um momento privilegiado do Universo, pois aqui estamos reunidos nesta palestra.
 O planeta Terra formou-se a partir da condensação de grãos de poeira no espaço cerca de 5 bilhões de anos atrás.
 A formação de estruturas maiores como galáxias e aglomeraods de galáxias ocorreu entre 15 milhões a 1 bilhão de anos após o Big Bang.
 Quando o Universo tinha menos que 100.000 anos, sua temperatura era tão elevada que os átomos não podiam existir pois os elétrons não se ligavam aos núcleos atômicos. Apenas depois de 100.000 anos após o Big Bang os átomos se formaram. Antes disso, o Universo era opaco, ou seja, a luz não passava livremente. A radiação cosmológica de fundo que observamos hoje de fato vem desta época. Esta época é chamada de época da recombinação , quando os eletrons e os núcleos atômicos se combinaram dando origem aos átomos eletricamente neutros.
 A formação do núcleo atômico de alguns elementos leves, a chamada nucleossíntese, ocorreu quando o Universo tinha apenas da ordem de 100 segundos. Antes disso o Universo era tão quente que os prótons e nêutrons não conseguiam se juntar para formar os núcleos atômicos, ou seja, os núcleos atômicos não existiam. Esta é a época mais jovem do Universo da qual temos informações observacionais, ou seja, foi verificada experimentalmente e o Modelo Cosmológico Padrão passou bem por este teste. Devo avisar que a partir desta época estamos extrapolando o comportamento do Universo baseados em teorias de Física de Partículas Elementares que foram testadas nos grandes laboratórios.
 Quando o Universo tinha apenas 0,00005 segundos, sua temperatura era tão grande que até os prótons e nêutrons eram dissociados em partículas ainda menores denominadas quarks e gluons.
 A inimagináveis  segundos, ou seja, 12 zeros depois da vírgula, as partículas chamadas neutrinos participavam ativamente da sopa primordial de partículas elementares. Esta é a época mais jovem do Universo descrita por modelos de Física de Partículas Elementares testados em laboratórios. Porém, em uma atitude de extrema ousadia ou presunção , podemos seguir nossa jornada usando teorias que não foram ainda verificadas experimentalmente e portanto estamos no domínio da especulação educada.
 Existem na natureza 4 forças fundamentais. As forças da gravidade e do eletromagnetismo são as mais conhecidas. As outras duas, por falta de imaginação , são denominadas forças fortes e fracas. Na década de 1980 surgiu uma teoria, denominada teoria de grande unificação , que prevê uma origem comum a todas as 4 forças. O Universo passaria por uma fase onde as 4 forças estariam unificadas quando tivesse apenas  segundos!! É muito provável que por volta desta época o Universo passou por uma fase de rápida expansão , denominada fase inflacionária. De fato, a teoria prevê que nesta fase surgiriam pequenas flutuações na matéria altamente uniforme do Universo que bilhões de anos depois dariam origem às galáxias.
 Sabemos que no domínio microscópico os fenômenos quânticos são fundamentais. No entanto, a Teoria da Gravitação de Einstein é clássica. Uma teoria quântica da gravitação faz-se necessária quando o Universo tem  segundos, conhecido como tempo de Planck. Depois de várias décadas sem grandes progressos nesta área, a teoria das supercordas fornece uma bem sucedida teoria quântica da gravitação . As consequências de teorias de supercordas para a Cosmologia é uma área recente que ainda está engatinhando.
A história do Universo pode ser resumida pictoricamente na figura abaixo:

Figure 5: Representação pictórica da evolução do Universo.

Aqui termina nossa jornada ao início do Universo. Questões como ``O que existia antes do Big Bang?" ou ``O que causou o Big Bang?" são muito importantes mas ainda não foram respondidas cientificamente. Não sei quanto a vocês, mas eu me sinto muito orgulhoso de pertencer a uma geração que conseguiu descrever a história do Universo até 100 segundos depois de sua criação .