A teoria do big bang sobre a origem do universo é um resultado lógico da descoberta do astrônomo Edwin Hubble de que o universo está se expandindo. Se a expansão pudesse ser revertida, o universo inteiro, em algum ponto no tempo, se contraia em um único ponto no espaço. Os cientistas deduziram as condições e a temperatura do universo em um momento infinitesimalmente próximo a essa singularidade com base em observações do universo atual.
A Singularidade Primordial
Uma singularidade é uma região do espaço-tempo na qual a matéria é comprimida tão intimamente que as leis gravitacionais explicadas pela relatividade geral se rompem. Em uma singularidade, o volume do espaço é zero e sua densidade é infinita. Outra maneira de dizer isso é que a curvatura do espaço-tempo é infinita. Os cientistas acreditam que tal singularidade existe no centro de um buraco negro, que ocorre quando um sol supermassivo chega ao fim de sua vida e implode. A relatividade geral também exige que tal singularidade exista no início de um universo em expansão.
A grande explosão
O big bang é o instante em que a singularidade primordial se tornou o universo. Com base em observações de objetos distantes e medições da radiação cósmica de fundo, os cientistas deduziram a temperatura no tempo de Planck, que é de 10 milhões de trilhões de trilhões de trilionésimos de um segundo. Naquele instante, a temperatura era de 100 milhões de trilhões de trilhões de kelvins (180 milhões de trilhões de trilhões de graus Fahrenheit). O universo passou por um período de expansão acelerada que terminou bem antes de decorrido um segundo. A essa altura, ele havia esfriado a uma temperatura de 100 bilhões de kelvins (180 bilhões de graus Fahrenheit).
Os primeiros momentos da história
Aproximadamente um segundo após o big bang, o universo era cerca de 400.000 vezes mais denso que a água e a temperatura era de 10 bilhões de Kelvin. A matéria consistia principalmente de prótons e nêutrons. Depois de 13,8 segundos, a temperatura caiu para 3 bilhões de kelvins e, três minutos e 45 segundos depois, caiu para 1 bilhão de kelvins. Nesse ponto, os nêutrons e prótons começaram a formar núcleos de hélio. Os primeiros átomos não se formaram até 700.000 anos após o big bang. A essa altura, a temperatura havia caído para vários milhares de Kelvin, que era fria o suficiente para que prótons e elétrons formassem átomos de hidrogênio.
Confirmando a Teoria
Além da descoberta de Hubble de que o universo está se expandindo, o que levou ao desenvolvimento da teoria do big bang em primeiro lugar, há duas outras razões para aceitar a teoria. Uma é que ele prevê que o hélio formado no momento do big bang deve representar 25 por cento da massa do universo, que é o que os astrofísicos observam. A outra é que prevê que a temperatura da radiação cósmica de fundo - o pós-luminescência do big bang - deve estar 3 graus acima do zero absoluto, e as observações também confirmou isso.