Desde o século XX, graças às revoluções epistemológicas da Relatividade Geral e da Mecânica Quântica, que forneceram ferramentas novas para a descrição dos fenómenos em grandes escalas do Universo, que podemos reconstruir cientificamente a história cósmica.

Tudo começa em 1922 com o matemático russo Alexandre Friedman (1888-1925) e o físico – e padre jesuíta- belga Georges Lemaitre (1894-1966) em 1924 que independentemente construíram os fundamentos da teoria do Big-Bang.

Em 1922, Alexandre Friedmann, reparou que as chamadas equações de Einstein, deduzidas no quadro da teoria da Relatividade Geral, prevêem a existência da expansão do Universo. A lenda conta que o jovem Friedmann submeteu os seus resultados num artigo intitulado “Sobre a curvatura do espaço” à revista Zeitschrift für Physik , porventura a revista científica mais conceituada da época.

Einstein, Nobelizado apenas um ano antes, partidário de um Universo estacionário, condizente com as observações da altura (antes da descoberta de Edwin Hubble em 1929 sobre a fuga das galáxias) foi o avaliador do artigo e asperamente respondeu a Friedmann :

Os resultados sobre os mundos não-estacionários, contidos neste [Friedmann] trabalho, parecem-me suspeitos. Na realidade, a solução dada não satisfaz as equações de campo.

No mesmo ano, Friedmann escreve a Einstein :

Considerando que a possível existência de um mundo não-estacionário tem um certo interesse, permita-me que lhe apresente os cálculos que eu fiz ... para verificação ... Se achar os cálculos apresentados na minha carta correctos, por favor tome a amabilidade de informar os editores da Zeitschrift für Physik; talvez neste caso, você possa publicar uma correcção á sua afirmação ou providencie a oportunidade para que uma porção desta carta seja publicada.

Somente 6 meses mais tarde, Einstein teve a oportunidade de ler os detalhes da carta de Friedman, escrevendo imediatamente à Zeitschrift für Physik :-

Na minha anterior nota, critiquei o trabalho de Friedman...No entanto, as minhas críticas, após ter sido convencido pela carta de Friedmann, comunicada pelo Sr. Krutkov, basearam-se num erro dos meus cálculos. Considero que os resultados do Sr. Friedmann estão correctos e são uma nova luz.

Entretanto, Friedman morre. É a Lemaitre, que publicou originalmente o seu trabalho em 1927, numa obscura revista belga – do qual Eddington “força” uma tradução em inglês, em 1931, motivada pela descoberta recente de Edwin Hubble em 1929 - que caberá o papel de discutir com os astrónomos as consequências observacionais da teoria e de lançar as bases de uma teoria que mudará a face da cosmologia.

Genericamente, os modelos de Universos em expansão de Friedmann-Lemaitre descrevem uma história cósmica nova, em que o Universo começa muito pequeno, extremamente denso, quente e homogéneo, se expande, se dilui e arrefece.

Durante os 13.8 mil milhões de anos de vida cósmica que a teoria consegue descrever, vários eventos ocorrem (ver abaixo), produzindo o quadro cósmico que hoje observamos e disfrutamos : um Universo vasto, muito pouco denso, frio, algo inóspito até, contendo uma fauna de objectos distantes e luminosos como galáxias, quasares e outros que lentamente se formaram.






História da expansão do Universo em 10 passos:

1. Big-Bang
2. 10^-43 s. Época de Planck. As forças fundamentais da Física estão unficadas.
3. 10^-39 s. Temperatura=10³⁰ K. A Grande Unificação é quebrada e a gravitação separa-se das outras forças. Uma assimetria matéria-antimatéria conduz a um excesso de matéria sobre antimatéria de uma parte num bilião. A matéria e antimatéria aniquilam-se excepto o pequeno excesso de matéria. O Universo fica com um banho de mil milhões de fotões por partícula de matéria. Eis a origem dos fotões do Fundo de radiação Cósmica.
4. 10^-35 s. T=10²⁷ K Graças à inflação, o Universo observável atinge o tamanho de um melão.
5. 10^-5 s. T=10¹² K. Começo da formação de nucleões.
6. 100 s. T=1 000 000 000 K. O Universo é como o interior de uma estrela. Formam-se os primeiros elementos químicos por fusão nuclear: Deutério (um isótopo de Hidrogénio), Hélio e Lítio.
7. 380 000 anos. T=3500 K. Os fotões desacoplam das partículas (nucleões e núcleos atómicos) . O Universo torna-se neutro e transparente. Os fotões – fundo de radiação cósmico – permeiam o Universo e viajam pelo espaço -tempo.
8. T=10 K. 500 milhões de anos. As primeiras estrelas e galáxias formam-se em menos de 1000 milhões de anos.
9. 10¹⁰ anos. Formação do sistema solar.
10. A vida, uma propriedade do nosso Universo, aparece na Terra há cerca de 3.5 mil milhões de anos.

Sem dúvida, um dos pilares desta teoria – o Big-Bang (termo cunhado pejorativa e humoristicamente pelo astrofísico inglês Fred Hoyle, que nunca acreditou na teoria, apesar das observações concordantes), é de que o Universo teve um passado quente, a temperaturas muito altas. E se teve temperaturas muito altas, então hoje, por via do arrefecimento induzido pela expansão, teria uma temperatura mesurável, mas muito mais baixa.