O que é Cosmologia?

Universo - Galáxias longínquasA cosmologia é o estudo do Universo como um todo. Esta ciência é um ramo da astronomia que estuda o Universo desde os primeiros instantes da sua existência, como ele se desenvolveu, chegando ao estado atual. A cosmologia também estuda a estrutura do Universo, bem como possíveis cenários para o futuro do mesmo.

Desde logo é importante sublinhar que existem diferenças importantes entre cosmologia e astrofísica, apesar de por vezes existir alguma confusão entre elas. Ambas as ciências utilizam a física no seu estudo, porém a astrofísica centra-se nos objetos celestes, tais como estrelas, planetas ou buracos negros; já a cosmologia centra-se no Universo como um todo.

Ao longo da História, o ser humano foi alterando a sua forma de ver o Universo. O modelo cosmológico aceito na antiguidade de forma quase unânime foi o geocentrismo. Esta visão do Universo colocava a Terra no centro, à volta da qual moviam-se os corpos celestes. Filósofos e astrónomos da antiguidade defendiam o modelo geocêntrico, como foi o caso de Aristóteles e Cláudio Ptolomeu. Este último viveu aproximadamente entre o ano 168 a.C. e 90 a.C. e viria dar a forma final do sistema geocêntrico que serviu como referência ao longo de muitos séculos que se seguiram. No sistema de Cláudio Ptolomeu, a Terra estava no centro do Universo e à volta dela os corpos celestes moviam-se nas suas respectivas esferas na seguinte ordem (do mais próximo ao mais distante): Lua, Mercúrio, Vénus, Sol, Marte, Júpiter, Saturno e por fim as estrelas.

Este modelo começou a ser colocado em causa pelo astrónomo Nicolau Copérnico no séc. XVI. Para este astrónomo o Sol estava numa posição central, e à volta dele orbitavam os planetas na seguinte ordem (do mais próximo do Sol ao mais afastado): Mercúrio, Vénus, Terra e Lua, Marte, Júpiter, Saturno, e por fim as estrelas fixas. Esta visão cosmológica é chamada de heliocentrismo.

Outros astrónomos que se seguiram também defenderam o heliocentrismo, e acabaram por introduzir alterações que o aperfeiçoaram. Dos mais destacados astrónomos defensores do heliocentrismo podemos referir Johannes Kepler e Galileu Galilei.

Para além de ter dado o seu contributo na defesa e desenvolvimento do heliocentrismo, Galileu Galilei apontou o recém-inventado telescópio para o céu noturno e realizou descobertas verdadeiramente notáveis. É o caso, por exemplo, ter descoberto que existiam muito mais estrelas do que aquelas que podiam ser observadas a olho nu. A utilização do telescópio na observação do céu veio mostrar que o Universo era bem mais do que aquilo que a observação a olho nu permitia. O posterior desenvolvimento deste instrumento de observação teve um papel central para o nosso conhecimento sobre como é que o Universo funciona.

Depois surgiu Isaac Newton cuja contribuição para a astronomia e para a física foi também verdadeiramente notável. Isaac Newton elaborou a lei da gravitação universal que nos permitiu compreender como os corpos com massa interagiam uns com os outros através da força da gravidade.

No séc. XX surge a cosmologia moderna, com um grande contributo da teoria da relatividade de Albert Einstein. Aliás, tratam-se na realidade de duas teorias: a teoria da relatividade restrita e a teoria da relatividade geral. Estas teorias alteraram a nossa visão sobre o Universo, sendo que o trabalho de Einstein ainda hoje está na base de estudos e de descobertas muito importantes.

Na década de 1920 surgiu a chamada teoria do Big Bang, que defende que nos primeiros instantes de sua existência, o Universo teve uma espécie de “grande explosão”. Aqui é importante referir que esta teoria não explica tudo sobre o início do Universo dado que, por exemplo, não explica como inicialmente surgiu a matéria que depois se desenvolveu no Big Bang, Não se trata de uma teoria sobre o surgimento do Universo, mas sim como se desenvolveu desde os instantes iniciais da sua existência. Alexander Friedmann e Georges Lemaître, com uma contribuição importante de George Gamow, propuseram esta nova visão sobre o Universo. Este teoria é amplamente aceite por grande parte dos cosmólogos atualmente. A teoria do Big Bang defende que na fase inicial de sua existência o Universo era extremamente quente e que ao longo do tempo, e à medida que se foi expandido, foi arrefecendo até ter chegado ao estado atual.

A credibilidade da teoria do Big Bang foi ganhando força à medida que se faziam novas descobertas, contrariando a principal teoria rival conhecida por “teoria do estado estacionário“, que durante muito tempo foi amplamente aceite pelos cosmólogos. A ideia dominante na época era que o Universo era eterno, porém a teoria do Big Bang dizia que o Universo teve um início absoluto.

Em 1929, o astrónomo Edwin Hubble descobriu que as galáxias estão a afastar-se uma das outras, e quanto maior a distância entre elas maior a velocidade com que elas se afastam. Esta descoberta ia de encontro à teoria do Big Bang.

Porém outras descobertas reforçaram esta teoria. No ano de 1965, Arno Penzias e Robert Wilson detectaram uma radiação cósmica de fundo em micro-ondas, conforme previa a teoria do Big Bang. Através dos satélites COBE e WMAP, hoje temos um mapa detalhado dessa radiação cósmica de fundo que nos permite saber como era o Universo nos seus primórdios. Atualmente acredita-se que o início do Universo ocorreu à cerca de 13,7 mil milhões de anos.

Existem muitas questões para as quais a cosmologia ainda não tem respostas. Um dos grandes desafios nos dias de hoje é tentar compreender o que é a hipotética matéria escura e a hipotética energia escura que, segundo a maioria dos cosmólogos, são os componentes principais do Universo. A matéria escura é um tipo de matéria que não é observável diretamente, porém provoca vários efeitos gravitacionais que podem ser detetados. A energia escura é um tipo de energia cuja natureza ainda não é conhecida e que explicaria as observações que parecem indicar que o Universo está atualmente a expandir-se de forma acelerada.

A cosmologia é uma ciência muito vasta e que lida com conceitos e teorias muito complexas, com o objetivo de compreender melhor o Universo.

Dada a natureza do objeto de estudo da cosmologia, por vezes surgem legitimamente questões teológicas sobre o Universo juntamente com as questões científicas. Essas questões teológicas também merecem a nossa atenção dado o interesse que suscitam. Apesar de haver quem afirme haver incompatibilidade entre estas diferentes abordagens, tal não é assim. As questões levantadas pela cosmologia são diferentes das questões levantadas pela teologia, e então elas não se contradizem. São duas abordagens diferentes, que podem ambas ser válidas e até complementares. A cosmologia aborda o funcionamento físico do Universo, a realidade espaço-tempo no qual vivemos; já a teologia, apresentando questões também interessantes, trata de realidades não físicas, e assim requer outra abordagem. Para desenvolver um pouco mais este último ponto, fica a sugestão de leitura do artigo: Reflexão: Deus e a astronomia.

Radiação cósmica de fundo

Radiação cósmica de fundo. Imagem obtida pela sonda WMAP.

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