Big Crunch: por que o destino do Universo não é um grande colapso

Big bang. E tudo começou.

Concepção artística da timeline de evolução do Universo. À esquerda, temos o Big Bang seguido pelo período de inflação, com crescimento rápido da métrica do espaço tempo. O período atual do Universo se encontra do lado direito

Pode parecer roteiro de ficção científica, mas a teoria de que no passado toda a matéria que existe estava concentrada em uma singularidade, quente e densa, é altamente aceita e suportada por evidências observacionais. O Big Bang, ou grande expansão, marca o momento em que o tempo em si passou a existir, a matéria começou a se expandir e o Universo passou a se resfriar. Medições atuais e precisas marcam que o Universo tem 13.8 bilhões de anos.

“O que existia antes do Big Bang?”. Essa pergunta, por mais que seja intuitivamente natural, não tem uma resposta. Porque, na verdade, não existe “antes” do Big Bang. A seta do tempo passou a existir com o Big Bang, e ela sempre anda para frente.

13.8 bilhões de anos depois, conseguimos ver algumas evidências da expansão do Universo, que ainda está em andamento. Um exemplo são as galáxias se afastando uma das outras (exceto aquelas que estão em rota de colisão como a Via Lactea e com Andromeda).

Representação da expansão do Universo. Cada esfera representa um momento na história. Podemos ver que a medida que o Universo se expande, o espaço entre as galáxias é construído, criando a sensação de que as galáxias estão se afastando umas das outras

Já que o Universo tem um marco de início, qual seria o final? A teoria do Big Crunch é altamente disseminada e intuitiva! Basicamente, em algum momento a atração gravitacional da matéria iria freiar a expansão do Universo e então este voltaria a colapsar. Não é tão complicado quanto parece, é tão simples como jogar uma pedra para o alto. Quando jogamos algo para cima, conseguimos ver gradualmente esse objeto desacelerando, em algum momento parando seu movimento para cima, e retornando para baixo. Isso é devido a atração gravitacional entre a pedra e o planeta Terra. E essa ideia é facilmente transportada para a expansão do Universo: Big Bang, galáxias se afastam, eventualmente iriam frear e voltar para um grande colapso final.

Mas, hoje, já sabemos que esse não é o futuro do Universo. E a grande culpada é a Energia Escura.

Se o Big Crunch fosse real, o que seria esperado é que a velocidade com que os objetos se afastam deveria diminuir com o passar do tempo. E aqui tem uma grande vantagem da astronomia: conseguimos observar o passado do Universo. Como alguns objetos estão extremamente distantes, a luz que chega aqui representa a realidade desse objeto alguns muitos milhões de anos atrás. Logo, conseguimos saber o histórico de velocidade de afastamento entre objetos. E o que observamos não é um freio. Nem uma velocidade constante. Mas uma aceleração.

Representação da expansão acelerada do Universo, desde o Big Bang até o momento atual do Universo, 13.8 bilhões de anos depois. Cada círculo representa um momento da evolução do Universo, com o tempo passando de baixo para cima

Ao invés de se afastarem mais devagar com o tempo, galáxias se afastam cada vez mais rápido. Voltando a pedra que jogamos para o alto, isso significa que, ao invés da pedra freiar e descer, ela começa a subir mais rápido!

Chamamos de Energia Escura a força responsável por essa aceleração. A aceleração do Universo é um fato observado e bem estipulado. Energia Escura é a explicação que temos hoje para esse fato. O que é exatamente essa energia e a sua natureza? Precisamos descobrir! Mas, basicamente a característica da energia escura é ter uma forte pressão negativa. Isso reflete como uma força que se opõe a força da gravidade. Ou seja, enquanto a gravidade atrai, a energia escura repele! E sabemos que cerca de 70% da balança do Universo é na verdade Energia Escura. 

Distribuição de matéria no Universo. A matéria bariônica, como conhecemos, compõe apenas 4% da matéria de todo o Universo. O segundo componente é a matéria escura, responsável por 26%. A matéria escura é um material invisível que interage gravitacionalmente com outros objetos com luz. Em primeiro lugar temos a energia escura, compondo cerca de 70% do Universo

Ainda soa como ficção cientifica? A realidade explicada pela ciência pode parecer mais interessante que roteiro de cinema!