Uma partícula estranha e superpoderosa que não é realmente uma partícula poderia ter dominado o universo quando tinha apenas um segundo, liberando uma onda de ondulações que permeava todo o espaço-tempo.
Chamados de oscilões, eles teriam sido tão enérgicos que suas “ondulações” poderiam ter desencadeado as chamadas ondas gravitacionais – aquelas vibrações na estrutura do espaço-tempo que são geradas quando buracos negros monstruosos se chocam uns com os outros. Futuros experimentos para detectar essas ondas gravitacionais do universo inicial podem nos dar uma visão sobre as condições mais extremas que o universo já encontrou.
Faça isso grande
Os físicos acreditam que quando o universo era muito jovem, ele se tornou muito, muito maior em um curto período de tempo. Chamamos esse evento dramático de “inflação” e talvez tenha sido o evento definidor do cosmos infantil. Em algum momento na primeira fração de segundo da existência do universo, algo aconteceu (não temos certeza do que) que levou a taxa de expansão a níveis supercríticos, inflando o universo para pelo menos 10 ^ 52 vezes (ou 1 seguido por 52 zeros) maiores do que antes.
Depois do evento da inflação, algo mais aconteceu (de novo, não temos certeza do que) para desacelerar e retomar uma taxa de expansão mais calma (que continua até os dias atuais).
Os cosmologistas têm certeza de que esse aumento super rápido aconteceu no início do universo porque hoje o universo é notavelmente uniforme em escalas muito grandes. Uma expansão rápida poderia ter feito o truque – suavizando todas as rugas.
Além disso, os astrônomos encontraram evidências indiretas do evento da inflação. A inflação não apenas fez o universo “crescer e voltar para casa”. Ele também estimulou outro evento chamado reaquecimento. O que quer que tenha desencadeado a inflação acabou morrendo, mas à medida que desapareceu da cena cosmológica, o mecanismo causador da inflação liberou sua energia reprimida restante, transformando este misterioso gatilho em uma inundação de partículas que eventualmente se combinariam para formar prótons e nêutrons, átomos, moléculas , estrelas, planetas e você.
Ao mesmo tempo, como tudo no universo estava crescendo rapidamente durante a inflação, também ocorreram minúsculas flutuações quânticas no espaço-tempo, que se estendeu em diferenças macroscópicas – solavancos e oscilações significativas na estrutura do espaço-tempo; essas flutuações quânticas significavam que alguns lugares do universo tinham mais atração gravitacional do que a média. Por sua vez, os locais de maior gravidade coletaram pedaços de material, e esses pedaços de material cresceram ao longo de bilhões de anos, formando as sementes de todas as grandes estruturas que vemos no cosmos hoje.
E se a inflação fosse capaz de tudo isso, poderia ter gerado coisas ainda mais estranhas.
Dê uma sacudidela
Quanto à centelha que iniciou o evento de inflação, os físicos têm várias idéias, uma das quais envolve um fenômeno quântico chamado campos escalares que se estendem por todo o espaço e tempo. Um campo escalar é basicamente uma maneira sofisticada de dizer que em cada ponto do universo este campo tem um valor ou força, mas nenhuma direção específica (para ajudá-lo a visualizar isso, quando você vir um mapa de temperatura na previsão do tempo local, você ‘ está olhando para um campo escalar). No universo moderno, os campos escalares são basicamente jogadores de bits. Mas o universo inicial era um lugar muito diferente, e os campos escalares que são raros agora poderiam estar em abundância naquela época. Na verdade, algumas teorias da inflação sugerem que foi algum campo escalar que fez todo o trabalho de expansão.
Você pode pensar em um campo escalar como a superfície do oceano. Ele se estende por todos os lados e até o horizonte, e tem várias ondas batendo nele. Assim como no oceano, as ondas em um campo escalar podem às vezes ser calmas e regulares, e às vezes são erráticas e violentas.
De acordo com um novo artigo publicado em dezembro de 2020 no banco de dados de pré-impressão arXiv, isso é exatamente o que pode ter acontecido no universo extremamente primitivo. Logo depois que a inflação aconteceu, bem no momento em que o reaquecimento estava começando e o universo estava sendo inundado com partículas, qualquer campo escalar aleatório por aí poderia ter sido perturbado, como um furacão se abrindo acima do Atlântico.
Isso poderia ter gerado “oscilações”, que são ondas estáveis que podem viver por muito tempo. Os osciladores acontecem em todos os tipos de situações; por exemplo, uma onda móvel solitária é uma espécie de oscilador. Quando os oscilões se formam em campos escalares quânticos, eles também geram seu próprio tipo de partículas únicas.
Veja o que acontece
Esses oscilões realmente não participam diretamente de nenhuma interação de partículas, mas os próprios oscilões ainda podem afetar o universo. Os oscilões teriam se espalhado pelo universo jovem e, por um breve período, a energia contida nos oscilões poderia ser mais forte do que a energia contida em qualquer outro campo ou família de partículas.
Com toda essa agitação e agitação, coisas interessantes estão prestes a acontecer. No caso dos oscilões, o sloshing pode ter gerado ondas gravitacionais, que são vibrações na própria estrutura do espaço-tempo. À medida que os oscilões vão e voltam ao longo do cosmos, suas energias extremas distorcem o espaço-tempo, gerando as rugas gravitacionais.
Muito depois de os oscilações desaparecerem, as ondas gravitacionais podem permanecer, ondulando por todo o cosmos até os dias atuais. Embora ainda não possamos observar as ondas gravitacionais do universo primitivo, os próximos detectores como o LISA (a Antena Espacial do Interferômetro a Laser) e o BBO (o Observatório do Big Bang) devem ser capazes.
Se esta imagem do oscilador estiver correta, este é um mecanismo potencial para a inflação gerar ondas gravitacionais. Se virmos essas ondas, teremos uma visão direta do universo quando ele tinha menos de um segundo.
Publicado em 08/02/2021 20h04
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