Por que tudo gira no universo?

(Medium/Hypescience) Do micro ao macro, tudo gira no universo: os elétrons em torno de núcleos, luas em torno de planetas, planetas em torno de estrelas, estrelas em torno de galáxias…

Por quê?

Essa é uma questão que não pode ser respondida sem que voltemos ao início de tudo.

Antes do nosso universo ser preenchido com matéria, antimatéria e radiação, estava em um estado de rápida expansão, onde a única energia encontrada no espaço-tempo era a energia intrínseca ao próprio espaço.

Este foi o período de inflação cósmica que deu origem ao Big Bang que identificamos com o nascimento do que chamamos de nosso universo. Durante este tempo, tanto quanto podemos dizer, flutuações quânticas foram produzidas, mas não podiam interagir umas com as outras, já que a expansão do espaço era demasiado rápida. Ela também era a mesma em todos os lugares e em todas as direções, sem eixo preferencial de qualquer tipo.

Quando a inflação acabou, a energia intrínseca do espaço foi convertida em matéria, antimatéria e radiação, e essas flutuações quânticas deram origem a regiões superdensas ou pouco densas no universo em rápida expansão. Isto é o que nós chamamos de Big Bang.

Desde o início, todas as partículas fundamentais nascem com um momento angular intrínseco: uma propriedade conhecida como spin (em português, algo como “giro” ou “rotação”) que não pode ser separada da própria partícula (somente o bóson de Higgs, de todas as partículas fundamentais, tem um spin que é intrinsecamente zero).

Quando estas partículas são criadas, não fazem isso orbitando qualquer outra, porque não tiveram a oportunidade de interagir com outras ainda. Mas elas já nascem com energias cinéticas intrínsecas e em locais com densidades variáveis.

No começo do universo, conforme as partículas que nasciam colidiam e interagiam gravitacionalmente, as regiões mais densas atraíam mais e mais matéria e energia, enquanto as menos densas ficavam ainda mais escassas. Com isso, as diferenças gravitacionais entre elas foram aumentando cada vez mais.

A menos que duas dessas fontes gravitacionais sejam ambas perfeitamente esféricas e se movam em uma velocidade ao longo da linha imaginária que as liga (o que é extremamente improvável), elas vão exercer um certo tipo de força sobre a outra: a força de maré.

Cada porção de matéria e energia que se move relativamente não alinhada com qualquer outra porção de matéria e energia provoca uma interação gravitacional que cria um “torque” – um momento angular, uma grandeza vetorial da física que afeta cada pedaço de matéria que conhecemos.

Conforme o tempo passa e o colapso gravitacional acontece, estas pequenas quantidades de momento angular – 50% das quais devem ser no sentido horário e 50% no anti-horário – são suficientes para causar aglomerados imensos de matéria a rodar muito lentamente.

E eles continuam rodando, por causa do que chamamos de quantidades conservadas. Você provavelmente está familiarizado com a conservação de energia: a afirmação de que a energia não pode ser criada ou destruída. O momento angular também é uma dessas quantidades (que você pode observar na prática olhando uma patinadora puxando seus braços e pernas para perto de seu corpo).

Ao mudar o que é conhecido como o momento de inércia (trazendo sua distribuição de massa mais perto de seu eixo de rotação), a conservação do momento angular determina que sua velocidade angular (ou velocidade de rotação) deve aumentar para compensar:

Estrelas, planetas, luas e mesmo galáxias – todo sistema conhecido no universo – têm experimentado essas forças de maré, e tem uma quantidade diferente de zero do momento angular em relação a outros objetos no universo.

Em resumo, gravitação, torques e a conservação do momento angular são os motivos pelos quais tudo gira no universo.