O que é cosmologia?

A cosmologia é o estudo das propriedades do universo como um todo. Isso difere de estudos dos objetos e fenômenos individuais, como estrelas, planetas, luas e galáxias. Na cosmologia, os cientistas consideram a história do cosmos, desde seu nascimento até conjecturas sobre seu "fim", além de investigarem a natureza de toda a matéria nele contida.

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O termo é recente, quando colocado em perspectiva todo o histórico da humanidade no estudo do “céu”. A necessidade de definir a cosmologia como um estudo à parte, mais abrangente que o habitual, veio com a novas descobertas científicas do século XX — em especial as de Albert Einstein, que uniu o espaço e o tempo como uma única entidade, e as de Edwin Hubble.

Embora a teoria da Relatividade Geral de Einstein tenha marcado uma nova forma de encarar o universo, talvez Hubble mereça mais crédito pela “criação” da cosmologia. Claro, ninguém necessariamente criou esta área da ciência, mas as contribuições de Hubble foram fundamentais para compreendermos que o universo não se resume à Via Láctea.

Uma breve história da cosmologia

Na década de 1920, os astrônomos ainda discutiam se todo o cosmos estava dentro da Via Láctea ou se alguns objetos celestes poderiam estar fora dela. Algumas pequenas manchas difusas no céu, na época chamadas de nebulosas, chamaram a atenção de Hubble. Ao examinar as imagens de NGC 6822, M33 e M31 individualmente, ele notou uma estrela pulsante em cada uma.

Essa categoria de estrelas, hoje conhecidas como Cefeidas, é importante porque a pulsação permite medições precisas de distância, e foi assim que Hubble calculou a distância de cada uma daquelas “nebulosas”. Ele logo percebeu que elas estavam muito distantes para estarem na nossa própria galáxia. Os astrônomos então descobriram que cada uma delas era uma galáxia individual.

Com isso, o universo expandiu-se aos olhos dos astrônomos — e também no sentido figurado, pois Hubble também descobriu em 1929 que o universo está em expansão acelerada. A partir daí, com a ajuda da Relatividade Geral de Einstein, os físicos descobriram coisas incríveis, como o Big Bang. Mais tarde, Stephen Hawking não só mostrou argumentos sobre a veracidade do Big Bang, como também postulou que o universo é finito e, um dia, morrerá.

Uma vez que, ainda graças a Einstein, o espaço e o tempo passaram a ser considerados inalienáveis, estudar os confins do cosmos com a ajuda de telescópios cada vez mais potentes significa também estudar a aurora dos tempos. Quando os astrônomos olham para galáxias e aglomerados de galáxias localizados a 13 bilhões de anos-luz de distância, significa que eles estão olhando 13 bilhões de anos no passado.

Os astrônomos decidiram usar os anos-luz como uma medida de distância porque as estrelas ficam tão longe umas das outras que a melhor maneira de se referir a essas grandezas é através da distância que a luz viaja no vácuo em um ano. Por isso, você provavelmente nunca verá um astrônomo dizer a distância entre galáxias em quilômetros.

A natureza de espaço e tempo

A questão do espaço e o tempo como uma entidade está no cerne da cosmologia. Não podemos estudar o universo como um todo sem investigar, à luz das observações e do método científico, se o espaço-tempo é infinito ou finito. Ainda não há uma resposta conclusiva para a pergunta.

Aristóteles, por exemplo, disse que o universo material deve ser espacialmente finito, pois se as estrelas se estendessem até o infinito, elas não poderiam realizar uma rotação completa ao redor da Terra em 24 horas. Foi por volta de 1600 que o filósofo matemático italiano Giordano Bruno questionou essa noção e perguntou, antes de ser queimado na fogueira: se há uma fronteira no espaço, o que há do outro lado?

Felizmente, ele não estava sozinho. Em alemão Johannes Kepler, por exemplo, argumentou em 1610 que houvesse uma infinidade de estrelas o céu estaria completamente cheio delas e a noite não estaria escura. Mas, apesar desses argumentos terem impacto na época, hoje sabemos que a física do universo pode ser um pouco mais complexa, e por isso ainda há muitas perguntas sem respostas.

Estudar os dados e buscar evidências para encontrar essas respostas é papel da cosmologia, e os cientistas de hoje têm como aliada a tecnologia mais avançada do planeta. Muitas missões foram lançadas ao espaço para medir a radiação do cosmos, ou seja, a luz em todos os comprimentos de onda do espectro eletromagnético, a principal maneira de observar e investigar o cosmos.

Os avanços trouxeram algumas descobertas, mas também novas perguntas. O que é a matéria escura? O que há dentro dos buracos negros? Existiu uma singularidade no Big Bang? Existem outros universos? É possível viajar no tempo? Buracos de minhoca são reais? Todos esses questionamentos são importantes e as respostas podem mudar completamente o que sabemos sobre nosso universo.

Outras missões cosmológicas incluem a Planck, da Agência Espacial Europeia (ESA), que funcionou de 2009 a 2013 para estudar a radiação cósmica de fundo — a luz mais antiga do universo, um “fóssil” remanescente de alguns momentos após o Big Bang. O próprio telescópio Hubble, que já opera há mais de 30 anos (e dá sinais de que pode não durar mais muito tempo), foi planejado para estudar as Cefeidas e medir a expansão do universo.

Os próximos instrumentos científicos, como o telescópio James Webb, que será lançado este mês (se tudo der certo), o Observatório Vera Rubin e o mega radiotelescópio Square Kilometer Array (SKA) sem dúvidas ajudarão a responder algumas dessas perguntas. Mas, como normalmente acontece na ciência, as respostas devem trazer novos questionamentos ainda mais intrigantes.

Fonte: Com informações de: Space.com, Encyclopaedia Brittanica