(Imagem: © Shutterstock)
O universo existe desde sempre? Nesse caso, talvez ele esteja saltando para frente e para trás em um ciclo interminável de big bangs em que toda a matéria borbulha de uma singularidade, seguida por grandes crunches, em que tudo é engolido novamente para formar aquele ponto denso a partir do qual o universo nasce de novo. E o ciclo continua indefinidamente.
A matemática dessas teorias, no entanto, nunca funcionou de forma que pudesse nos dizer se nosso universo é cíclico ou tem um começo e um fim. Mas recentemente, uma equipe de teóricos invocou os poderes da chamada teoria das cordas para resolver alguns enigmas fundamentais do universo primitivo. O resultado pode nos dar o impulso teórico necessário para construir um universo a partir do zero e, portanto, dar suporte a um universo que se repete.
Pintando a imagem
Se você deseja construir seu próprio modelo teórico privado do universo, fique à vontade. Ninguém jamais o impedirá de fazer sua própria cosmologia. Mas se você quiser jogar o jogo do universo, terá que jogar de acordo com suas regras. Isso significa que não importa o que seu modelo do cosmos contenha, você terá que confrontar algumas evidências observacionais frias e sólidas.
Por exemplo, sabemos que vivemos em um universo em expansão, no qual galáxias e estrelas estão voando para longe de nós a uma velocidade cada vez maior. Os cientistas podem dizer isso usando diferentes tipos de técnicas para calcular a velocidade com que galáxias em distâncias diferentes de nós estão se afastando. Também temos fotos do universo do bebê, quando tinha apenas 380.000 anos (e eu realmente quero dizer “bebê”, já que o universo tem atualmente 13,8 bilhões de anos).
Dentro da imagem do bebê, vemos padrões interessantes – pequenas manchas e manchas que revelam a existência de pequenas diferenças de temperatura e pressão naquele jovem universo.
Somos capazes de explicar todas essas observações (e mais) com o que é chamado de cosmologia do Big Bang, além de uma ideia adicional conhecida como inflação, que é um processo que achamos que aconteceu quando o universo tinha menos de um segundo de idade. Durante esse processo (que durou a menor fração de segundo), o universo se tornou muito, muito maior, pegando as diferenças quânticas e tornando-as maiores no processo. Essas diferenças eventualmente aumentaram, à medida que manchas ligeiramente mais densas tinham gravidade um pouco mais forte, tornando-as maiores. Com o tempo, essas diferenças se tornaram grandes o suficiente para se imprimirem como manchas na imagem infantil do universo (e bilhões de anos depois, coisas como estrelas e galáxias, mas essa é uma história separada).
Rei do universo primitivo
Cansado da Teoria do Big Bang e quer sua própria versão de cosmologia? Tudo bem, mas você terá que explicar coisas como a expansão do universo e as manchas na imagem do bebê do cosmos. Em outras palavras, você precisa explicar melhor o universo do que a inflação.
Parece fácil, mas não é. As diferenças de pressão, densidade e temperatura nos primeiros anos do universo têm atormentado muitas cosmologias alternativas, incluindo uma das mais populares idéias vamos-ir-maior-que-o-big-bang, conhecido como (você está pronto para isso), Ekpirótico universo. A palavra ekpirótico vem do grego para a palavra “conflagração”, que se refere a uma ideia filosófica antiga de um universo em constante repetição.
No cenário Ekpirótico, o universo … repete-se constantemente. Sob essa perspectiva, estamos atualmente em uma fase de “explosão”, que irá eventualmente (de alguma forma) desacelerar, parar, reverter e reduzir a pressão para temperaturas e pressões incrivelmente altas. Então, o universo irá (de alguma forma) se recuperar e reacender em uma nova fase do big bang.
O problema é que é difícil replicar as manchas e manchas na imagem do bebê do universo em um universo ecpirótico. Quando tentamos reunir alguma física vaga para explicar o ciclo crunch-bounce-bang (e eu enfatizo “vago” aqui, porque esses processos envolvem energias e escalas que não estamos nem perto de entender com a física conhecida), tudo sai muito … bom. Sem solavancos. Sem meneios. Sem manchas. Sem diferenças de temperatura, pressão ou densidade.
E isso não significa apenas que as teorias não correspondem às observações do universo primitivo. Isso significa que essas cosmologias não levam a um universo repleto de galáxias, estrelas ou mesmo pessoas.
Então isso é uma chatice.
A S-brane salva o dia
O nome do jogo nos últimos anos das teorias ecpiróticas é tentar combinar as mesmas observações que a inflação faz. Na última tentativa de superar esse obstáculo e tornar as cosmologias ecpiróticas pelo menos um tanto respeitáveis, uma equipe de pesquisadores invoca ninguém menos que a S-brana.
Certo. S-branas. Então você já ouviu falar da teoria das cordas, certo? Esse é o universo da física fundamental, onde cada partícula é, na verdade, uma minúscula corda vibrante. Mas, há alguns anos, os teóricos perceberam que as cordas não precisam ser unidimensionais. E o nome que eles dão a uma corda multidimensional? Uma brana.
Quanto à parte “S”? Bem, a maioria das branas na teoria das cordas pode vagar livremente no espaço e no tempo, mas a hipotética S-brana pode existir apenas em um instante no tempo, sob condições muito especiais.
Neste novo cenário ecpirótico, quando o universo estava em sua configuração menor e mais densa possível, uma S-brana apareceu, desencadeando a reexpansão de um cosmos repleto de matéria e radiação (um big bang) e com pequenas variações de temperatura e pressão (dando origem às manchas bem conhecidas nas imagens de bebês do universo). Isso é o que três físicos propõem em um novo artigo publicado online em julho para o servidor de pré-impressão arXiv, o que significa que o artigo ainda não foi revisado por pares.
Esta ideia está correta? Quem sabe. A teoria das cordas está em um gelo teórico fino recentemente, já que experimentos como os do Large Hadron Collider não conseguiram encontrar qualquer indício de uma teoria conhecida como supersimetria, que é uma base crítica da teoria das cordas. E o conceito de S-branas é em si uma ideia controversa dentro da comunidade da Teoria das Cordas, já que não se sabe exatamente se as branas poderiam existir apenas em um momento no tempo.
Há também o fato de que não apenas o universo como o conhecemos está se expandindo, mas está acelerando em sua expansão, sem nenhum sinal de desaceleração (muito menos de colapso) em um futuro próximo. Descobrir o que poderia fazê-lo pisar no freio e reverter o curso, então, é complicado.
Ainda assim, ideias ecpiróticas (e outras) valem a pena explorar, porque os primeiros momentos do universo fornecem algumas das questões mais intrigantes e desafiadoras para a física moderna.
Publicado em 29/08/2020 11h06
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