Expansão, idade do universo

1 de setembro, 2015 às 9:06 | Postado em Astronomia, Cosmologia

Considerando a expansão acelerada do universo e a observação da luz mais distante de nosso ponto de observação, a conclusão da idade do universo ( – 14b.a) é constatada através dessa luz mais distante até o movimento contrário da expansão chegando a singularidade. O universo pode ser maior e mais velho supondo que não deu tempo de outros corpos com luz atingirem o nosso ponto de observação daqui da terra ? Há mais espaço além do último ponto que vemos ?

A Lei de Hubble, V=H.d, estabelece que a velocidade V de afastamento de uma galáxia é proporcional à sua distância d medida em relação a nós, onde H é a Constante de Hubble.  Esta é uma lei empírica , conforme Expansão do Universo mais rápida do que a luz,  resultante da observação das galáxias a diversas distâncias não importando em que direção se observa. Uma vez determinado o valor de  H (o valor aceito hoje é de aproximadamente 20 km/s/Mal, onde 1 Mal = um milhão de anos luz) se deriva uma primeira estimativa da idade do Universo, chamada Idade de Hubble, dado pela inverso de H (H^-1), já que a unidade de H é o inverso da unidade de tempo(s^-1).

Vamos analisar as épocas pretéritas do processo de expansão em resposta à pergunta. Para exemplificar, vamos supor duas galáxias, a galáxia A situada a 100 Mal, com uma velocidade de recessão de 2000 km/s e a galáxia B situada a 1000 Mal com uma velocidade de recessão de 20000 km/s. Na época em que A estava a 10 Mal, B estava a 100 Mal, as respectivas velocidades eram de 200 km/s e 2000 km/s. O processo de expansão é homólogo e a proporção entre as distâncias das galáxias, bem como a proporção entre suas velocidades, em diversas épocas é mantida, fazendo com que, se considerarmos os primórdios do Universo, tudo convirja para a singularidade no mesmo instante, fornecendo o tempo zero do Big Bang ou a Idade de Hubble do Universo. Com o valor mencionado para a Constante de Hubble, esta idade é de aproximadamente 15 bilhões de anos (calcular este valor é um bom exercício, podendo ser realizado por transformar os anos luz em km.  1Al = 9.4×10¹² km ). Ou seja, uma vez determinada a Constante de Hubble, não se precisa observar até o confim do horizonte do observador para ter essa estimativa  (a explanação sobre o conceito de horizonte se encontra  em  Dúvidas sobre Big Bang). Dito de outra forma,  será obtida a mesma lei,  isto se observarmos objetos situados a distâncias de até aproximadamente 6 bilhões de anos luz, onde começa aparecer o efeito de não linearidade

Descoberta por observações feitas nos anos 90, hoje sabemos que a expansão do Universo é acelerada, teorizando-se que nos primeiros instantes houve uma expansão violenta (Era da Inflação) com duração de uma fração muito de um segundo.  A Era da Inflação, por ser de tão curta duração, não altera em nada a Idade de Hubble, embora tenha modificado extraordinariamente o seu tamanho. A primeira sim se modifica, mas como agora se conhece o valor da aceleração e a correção pode ser estimada.  O valor da aceleração do Universo é tão sutil que devem  ser observadas, como mencionado, galáxias a distâncias maiores que 6 bilhões de anos luz para poder detectá-la.

A resposta à última dúvida, se há mais espaço além do último ponto observado, é positiva. Há mais espaço além do Horizonte de Eventos  (vide atentamente a resposta Dúvidas sobre Big Bang).  Se a geometria é plana ou hiperbólica, como as observações presentes parecem indicar, o Universo é infinito. Se não for infinito, no mínimo é cerca de 50 vezes maior do que o Horizonte de Eventos. Se fosse muito menor do que isto, com os recursos tecnológicos com os quais a  Astronomia observacional conta hoje, teríamos determinado que o Universo é de curvatura fechada ou esférico e não hiperbólico ou plano.

Vide  também em   Desvio para o vermelho e Lei de Hubble como Hubble mediu o desvio para o vermelho.

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