Cosmologia é o estudo da origem, desenvolvimento, estrutura, história e futuro de todo o universo.
Na
ciência moderna, a cosmologia está dividida em dois ramos. A cosmologia
observacional estuda o universo usando telescópios e outros equipamentos para
examinar as evidências diretas do desenvolvimento e estrutura do universo. A
cosmologia física estuda as estruturas e o desenvolvimento do universo e a
física que os criou. Ele usa uma mistura de teoria e experimentos para
construir e pesquisar modelos cosmológicos. Esses modelos são às vezes chamados
de “cosmologias”. Eles incorporam teorias e informações coletadas pela
cosmologia observacional. A cosmologia baseia-se nos avanços de muitas
disciplinas científicas, incluindo astrofísica, física de plasma, física
nuclear, física de partículas, relatividade e mecânica quântica.
As origens da cosmologia atual começaram com a observação, no início dos anos 1500, por Nicolau Copérnico, de que a Terra gira em torno do Sol. O próximo passo foi a descoberta, no final dos anos 1600, por Isaac Newton, de que os objetos no espaço se comportavam de acordo com as mesmas leis da física que os objetos na Terra. A porta para a cosmologia física moderna abriu-se no início do século XX com a teoria da relatividade de Albert Einstein, que ofereceu um modelo de espaço-tempo.
Os cosmólogos hoje acreditam que a matéria comum – o tipo de matéria com a qual interagimos todos os dias – é apenas uma pequena parte do universo. A maioria dos cientistas concorda que a energia escura e a matéria escura constituem uma enorme percentagem do universo. Nesta teoria, a energia escura representa mais de dois terços do universo. Esta energia escura pode ser a força que supera a gravidade e permite que o universo se expanda no que é chamado de aceleração cósmica. Outro quarto do universo consiste em matéria escura neste modelo. Esta é uma forma hipotética de matéria que interage tão fracamente com a matéria normal e a radiação eletromagnética que até agora é impossível para os cientistas detectarem diretamente.
A cosmologia física moderna estuda muitas áreas amplas que abrangem astrofísica, física nuclear, física de partículas e outras áreas. Eles incluem:
- A Big Bang (grande explosão). Este é o processo através do qual o universo se expandiu de um ponto infinitamente quente e denso para se tornar o universo em que vivemos hoje.
- A formação e evolução da estrutura em grande escala do universo. Isto se refere à formação dos padrões de galáxias e grupos de galáxias em todo o universo. As galáxias e esta estrutura em grande escala têm a sua origem na primeira fração de segundo após o Big Bang.
- Nucleossíntese do Big Bang. Esta é a criação de núcleos mais pesados que o isótopo hidrogênio-1 nos primeiros segundos e minutos do universo.
- Fundo cósmico de microondas. Esta é a luz, na forma de partículas chamadas fótons, que sobrou de cerca de 380 mil anos após o Big Bang. Esta luz é resultado das condições logo após o Big Bang. Reflete a densidade e uniformidade do universo logo após o Big Bang, por isso dá aos cientistas uma visão do universo tal como existia 380.000 anos após o Big Bang.
- Matéria escura. Esta é a questão que a teoria atual diz que deve existir para explicar como a gravidade atua nas galáxias e aglomerados de galáxias no universo. Os cientistas não sabem o que é a matéria escura, mas pode ser um tipo de partícula subatômica que ainda não foi descoberta e que não faz parte do Modelo Padrão da Física de Partículas.
- Ondas gravitacionais. Essas ondulações no espaço-tempo são causadas por eventos massivos, violentos e altamente energéticos, como supernovas, colisão de buracos negros e colisão de estrelas de nêutrons.
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