Linha do tempo do universo: as 12 eras do Big Bang

O universo tem cerca de 13,8 bilhões de anos e pode ser dividido em 12 eras: universo primordial, era das partículas, núcleos e átomos, primeiras estrelas, galáxias e elementos, sistema solar, origens químicas, vida primitiva, vida complexa, origens humanas, civilização e uma era interestelar que ainda não aconteceu. As três primeiras cabem nos primeiros 380 mil anos. O sistema solar surge há 4,8 bilhões de anos e toda a história humana cabe nos últimos 6 milhões. Se você comprimir 13,8 bilhões de anos em um único ano, a civilização ocupa os últimos 30 segundos de 31 de dezembro.

As 12 eras num relance

O calendário cósmico comprime a história do universo em um ano. 1º de janeiro às 0h é o Big Bang e a meia-noite de 31 de dezembro é hoje. A conta é simples: data no calendário = um ano × (1 − anos atrás ÷ 13,8 bilhões). A tabela usa 13,8 bilhões de anos (o resultado de 2018 do satélite Planck é 13,787 ± 0,020 bilhões).

Para converter qualquer ano, use a calculadora do calendário cósmico.

1. Universo primordial: o primeiro instante

O universo primordial cobre os primeiros 10⁻³² segundos, mais ou menos: época de Planck, separação da gravidade, grande unificação, inflação e reaquecimento. Durante a inflação o espaço se esticou cerca de 10²⁶ vezes. Depois o campo do ínflaton decaiu, a energia do vácuo virou partículas e radiação, e começou um universo quente.

Quanto mais perto do início, mais o quadro depende de teoria e menos de observação direta. A inflação é o modelo principal, mas não um fato encerrado.

2. Era das partículas: quarks, prótons e nêutrons

A era das partículas começa por volta de 10⁻¹² segundos e termina algumas dezenas de segundos depois. Os quarks se movem livres numa sopa quente, ficam confinados em prótons e nêutrons por volta de 10⁻⁶ segundos, os neutrinos se desacoplam em 1 segundo e elétrons e pósitrons se aniquilam por volta de 10 segundos.

A matéria sobreviveu porque, para cada bilhão de pares partícula–antipartícula, sobrava uma partícula de matéria. Por quê, ainda é uma pergunta em aberto.

3. Núcleos e átomos: elementos leves e a primeira luz

A era de núcleos e átomos começa aos 3 minutos, quando cerca de 25% da massa virou hélio, com traços de deutério e lítio. Alpher, Bethe e Gamow calcularam isso na Physical Review em 1948, o famoso "artigo αβγ".

Cerca de 380 mil anos depois, os elétrons foram capturados pelos núcleos e o universo ficou transparente. Essa luz é a radiação cósmica de fundo em micro-ondas. Arno Penzias e Robert Wilson a descobriram por acaso nos Laboratórios Bell em 1965, tentando eliminar o ruído de uma antena, e ganharam o Nobel de Física de 1978. O satélite COBE mediu seu espectro de corpo negro quase perfeito em 1990 e achou em 1992 variações de temperatura de uma parte em 100 mil, as sementes das galáxias.

No calendário, toda essa era cabe entre 1º e 4 de janeiro. A recombinação aos 380 mil anos cai às 0h14 do Ano-Novo. Depois vêm as eras escuras: sem estrelas, só hidrogênio neutro esfriando.

4. Primeiras estrelas: fim das eras escuras

Cerca de 150 milhões de anos após o Big Bang, por volta de 4 de janeiro no calendário, acendem-se as primeiras estrelas. A gravidade juntou gás em halos de matéria escura, e as estrelas formadas podem ter tido centenas de massas solares. A luz delas reionizou o hidrogênio, as primeiras supernovas espalharam elementos pesados, surgiram os primeiros buracos negros e, por volta de 700 milhões de anos, os quasares brilhavam.

As datas exatas são incertas. Em 2024 o telescópio James Webb confirmou uma galáxia, JADES-GS-z14-0, com desvio para o vermelho 14,32 (Carniani et al., Nature, 2024), cerca de 290 milhões de anos após o Big Bang, mais cedo do que os modelos antigos previam.

5. Galáxias e elementos: estrelas como forjas

A partir de 1 bilhão de anos após o Big Bang (há 12,8 bilhões de anos, 27 de janeiro) começa a era de galáxias e elementos. As galáxias cresceram por colisões, e a Via Láctea é uma espiral barrada.

As estrelas forjam os elementos: três núcleos de hélio se fundem em carbono, a queima do carbono dá oxigênio, a fusão para no ferro, e ouro, platina e urânio vêm de fusões de estrelas de nêutrons. A página das forjas de elementos mostra a origem de cada um.

6. Sistema solar: o nosso canto

O sistema solar começa a se formar cerca de 9 bilhões de anos após o Big Bang, há uns 4,8 bilhões de anos (27 de agosto). Os sólidos mais antigos do sistema solar têm 4,567 bilhões de anos (Connelly et al., Science, 2012), e o Sol acendeu por volta dessa época, em 2 de setembro do calendário. Júpiter cresceu rápido; há cerca de 4,5 bilhões de anos um corpo chamado Theia atingiu a jovem Terra e os destroços formaram a Lua. O Bombardeio Pesado Tardio, há uns 4,1 bilhões de anos, trouxe água, e há 4 bilhões de anos a superfície esfriou o bastante para a chuva encher os primeiros oceanos.

7. Origens químicas: matéria-prima da vida

Entre 4 e 3,8 bilhões de anos atrás, as origens químicas reúnem a matéria-prima: aminoácidos, nucleotídeos, membranas lipídicas, o mundo de RNA, moléculas que se copiam sozinhas e, por fim, protocélulas. Em 1953 Stanley Miller produziu aminoácidos com um experimento de descargas elétricas que simulava a Terra primitiva, o ponto de partida desse campo.

Como a vida começou continua sendo uma pergunta em aberto, e cada passo é uma explicação candidata. No calendário, isso acontece por volta de 17 de setembro.

8. Vida primitiva: 3 bilhões de anos de micróbios

A vida primitiva começa há cerca de 3,8 bilhões de anos (22 de setembro). O último ancestral comum de todos os seres vivos, o LUCA, viveu há uns 3,7 bilhões de anos. Bactérias e arqueias se separaram há uns 3,5 bilhões de anos, e tapetes microbianos deixaram estromatólitos fósseis.

As cianobactérias iniciaram a fotossíntese com liberação de oxigênio há cerca de 3 bilhões de anos. A Grande Oxidação, há uns 2,4 bilhões de anos (29 de outubro no calendário), pôs oxigênio no ar e extinguiu muitos anaeróbios. As mitocôndrias surgiram por endossimbiose há uns 2 bilhões de anos, e as células com núcleo há uns 1,8 bilhão. Durante quase toda essa era a vida foi unicelular.

9. Vida complexa: de multicelulares a dinossauros

A vida complexa começa há uns 640 milhões de anos (15 de dezembro) com os seres multicelulares. Na explosão cambriana, há uns 540 milhões de anos (17 de dezembro), aparecem olhos, conchas e predadores. As plantas chegam à terra há uns 470 milhões de anos e os tetrápodes há uns 370 milhões.

A extinção do Permiano, há uns 250 milhões de anos, eliminou cerca de 96% das espécies marinhas (25 de dezembro). O impacto de um asteroide há cerca de 66 milhões de anos pôs fim à era dos dinossauros (Alvarez et al., Science, 1980; 30 de dezembro). A página sobre extinções em massa cobre as cinco grandes.

10. Origens humanas: as últimas horas

Andar ereto começa há cerca de 6 milhões de anos, perto das 20h11 de 31 de dezembro, e abre a era das origens humanas. As ferramentas de pedra mais antigas bem datadas têm uns 3,3 milhões de anos (Harmand et al., Nature, 2015, Lomekwi, Quênia), e o uso do fogo remonta a cerca de um milhão. Fósseis de Jebel Irhoud, no Marrocos, colocam o primeiro Homo sapiens há uns 300 mil anos (Hublin et al., Nature, 2017), às 23h48. Saímos da África há uns 70 mil anos e pintávamos cavernas há uns 40 mil. Para as diferentes espécies, veja a página de hominíneos.

11. Civilização: os últimos 30 segundos

A agricultura começa há uns 12 mil anos, às 23h59min32s do calendário, e abre a era da civilização. A escrita vem há uns 5.200 anos (23h59min48s), seguida de bronze, ferro, papel e imprensa. A revolução científica é por volta de 1600, a industrial por volta de 1760 e os primeiros computadores são de 1946.

Em 1969 a Apollo 11 levou humanos à Lua. Carl Sagan propôs o calendário cósmico em Os Dragões do Éden (1977).

12. Civilização interestelar: ainda não

A civilização interestelar é a única das doze que não aconteceu. O que de fato aconteceu foi o pouso na Lua em 1969 e a entrada da Voyager 1 no espaço interestelar em 2012 (Stone et al., Science, 2013). Bases em Marte, naves estelares e esferas de Dyson continuam sendo ideias.

Percorra a linha do tempo num jogo

Cosmos Era é um jogo incremental de ficção científica hard que segue essas mesmas eras. No jogo você começa numa singularidade e clica até a civilização interestelar, liberando recursos diferentes em cada era. O que é ficção do jogo vem marcado à parte da ciência real, e toda a parte interestelar é ficção do jogo. A árvore de conhecimento completa está na página da árvore do cosmos.

Perguntas frequentes

Quantas eras há na linha do tempo do universo?

Não há um padrão único. Este artigo usa as 12 eras da enciclopédia do Cosmos Era: universo primordial, era das partículas, núcleos e átomos, primeiras estrelas, galáxias e elementos, sistema solar, origens químicas, vida primitiva, vida complexa, origens humanas, civilização e civilização interestelar. A última não aconteceu.

Quando foi a era das partículas?

De cerca de 10⁻¹² segundos até algumas dezenas de segundos após o Big Bang. Os quarks ficaram confinados em prótons e nêutrons, e a maioria dos elétrons e pósitrons se aniquilou. No calendário cósmico, ela não passa de 1º de janeiro, 0h.

Quando os humanos aparecem no calendário cósmico?

Com 13,8 bilhões de anos, os ancestrais humanos de 6 milhões de anos atrás aparecem por volta das 20h11 de 31 de dezembro, o Homo sapiens moderno (300 mil anos atrás) às 23h48, e a agricultura e a civilização nos últimos 30 segundos.

Como sabemos que o universo tem 13,8 bilhões de anos?

Principalmente pelas medições da radiação cósmica de fundo. O resultado de 2018 do satélite Planck é 13,787 ± 0,020 bilhões de anos, em geral arredondado para 13,8.

Onde fica o sistema solar no calendário cósmico?

O sistema solar começa a se formar por volta de 27 de agosto, o Sol acende por volta de 2 de setembro e a vida mais antiga da Terra aparece no fim de setembro. Sagan usou em 1977 uma idade maior, então suas datas diferem um pouco.

Próximos passos

Para experimentar, jogue o jogo. Para converter qualquer outro ano, use a calculadora do calendário cósmico.