A teoria do Big Bounce já foi considerada impossível. Mas dois físicos agora a ressuscitaram.
No começo, havia uma minúscula bola de matéria infinitamente densa. Então, tudo deu certo, dando origem aos átomos, moléculas, estrelas e galáxias que vemos hoje.
Ou pelo menos, foi o que nos disseram os físicos nas últimas décadas.
Porém, novas pesquisas teóricas sobre física revelaram recentemente uma possível janela para o universo primitivo, mostrando que ele pode não ser “tão jovem”, afinal. Em vez disso, pode ser apenas a iteração mais recente de um ciclo de bang-bounce que está em andamento há … bem, pelo menos uma vez e possivelmente para sempre.
Certamente, antes que os físicos decidam jogar fora o Big Bang em favor de um ciclo de bang-bounce, essas previsões teóricas precisarão sobreviver a uma investida de testes de observação.
Cosmologia saltitante
Os cientistas têm uma imagem muito boa do universo primitivo, algo que conhecemos e amamos como a teoria do Big Bang. Nesse modelo, há muito tempo o universo era muito menor, muito mais quente e muito mais denso do que é hoje. Naquele inferno, há 13,8 bilhões de anos, todos os elementos que nos fazem o que somos são formados no espaço de cerca de uma dúzia de minutos.
Ainda mais cedo, esse pensamento diz que, em algum momento, todo o nosso universo – todas as estrelas, todas as galáxias, tudo – era do tamanho de um pêssego e tinha uma temperatura superior a quatrilhão de graus.
Surpreendentemente, essa história fantástica sustenta todas as observações atuais. Os astrônomos fizeram de tudo, desde observar a restante radiação eletromagnética do universo jovem até medir a abundância dos elementos mais leves e descobriram que todos estão alinhados com o que o Big Bang prevê. Tanto quanto podemos dizer, este é um retrato preciso do nosso universo primitivo.
Mas, por melhor que seja, sabemos que a imagem do Big Bang não está completa – falta uma peça do quebra-cabeça, e essa peça são os primeiros momentos do próprio universo.
Essa é uma peça muito grande.
A conflagração
O problema é que a física que usamos para entender o universo primitivo (uma confusão maravilhosamente complicada de relatividade geral e física de partículas de alta energia) só pode nos levar tão longe antes de quebrar. À medida que tentamos nos aprofundar cada vez mais nos primeiros momentos do nosso cosmos, a matemática se torna cada vez mais difícil de resolver, até o ponto em que simplesmente … termina.
O principal sinal de que ainda temos um terreno a ser explorado é a presença de uma “singularidade”, ou um ponto de densidade infinita, no início do Big Bang. Tomado pelo valor apresentado, isso nos diz que, em um ponto, o universo foi amontoado em um ponto infinitamente pequeno, infinitamente denso. Isso é obviamente absurdo, e o que realmente nos diz é que precisamos de uma nova física para resolver esse problema – nosso kit de ferramentas atual não é bom o suficiente.
Para salvar o dia, precisamos de uma nova física, algo capaz de lidar com a gravidade e as outras forças, combinadas, com energias ultra altas. E é exatamente isso que a teoria das cordas afirma ser: um modelo de física capaz de lidar com a gravidade e as outras forças, combinadas, com energias ultra altas. O que significa que a teoria das cordas afirma que pode explicar os primeiros momentos do universo.
Uma das primeiras noções da teoria das cordas é o universo “ekpirótico”, que deriva da palavra grega “conflagração” ou fogo. Nesse cenário, o que conhecemos como o Big Bang foi desencadeado por algo mais acontecendo antes dele – o Big Bang não era um começo, mas uma parte de um processo maior.
A extensão do conceito ekpirótico levou a uma teoria, novamente motivada pela teoria das cordas, chamada cosmologia cíclica. Suponho que, tecnicamente, a idéia do universo que se repita continuamente tenha milhares de anos e antecede a física, mas a teoria das cordas deu à idéia um fundamento matemático firme. O universo cíclico funciona exatamente como você pode imaginar, pulando continuamente entre big bangs e big crunches, potencialmente pela eternidade de volta no tempo e pela eternidade no futuro.
Antes do começo
Por mais legal que pareça, as primeiras versões do modelo cíclico tiveram dificuldade em corresponder às observações – o que é muito importante quando você está tentando fazer ciência e não apenas contando histórias ao redor da fogueira.
O principal obstáculo foi concordar com nossas observações sobre o fundo cósmico de microondas, a luz fóssil que restava de quando o universo tinha apenas 380.000 anos de idade. Embora não possamos ver diretamente além dessa parede de luz, se você começar a mexer teoricamente com a física do cosmos infantil, afetará esse padrão de luz pós-brilho.
E assim, parecia que um universo cíclico era uma idéia pura, mas incorreta.
Mas a tocha ekpyrotic foi mantida acesa ao longo dos anos, e um artigo publicado em janeiro no banco de dados arXiv explorou as rugas da matemática e descobriu algumas oportunidades perdidas anteriormente. Os físicos, Robert Brandenberger e Ziwei Wang, da Universidade McGill, no Canadá, descobriram que, no momento do “salto”, quando o nosso universo encolhe para um ponto incrivelmente pequeno e retorna ao estado do Big Bang, é possível alinhar tudo para obter o resultado testado observacionalmente.
Em outras palavras, a física complicada (e, reconhecidamente, mal compreendida) dessa época crítica pode de fato permitir uma visão radicalmente revisada de nosso tempo e lugar no cosmos.
Mas, para testar completamente esse modelo, teremos que esperar por uma nova geração de experimentos de cosmologia, então vamos esperar para começar o champanhe ekpirótico.
Publicado em 22/04/2020 06h22
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