O Universo existe desde sempre? Se for
assim, talvez 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 repetido.
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).
Na 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 ligeiramente 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 ideias mais
populares do tipo 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.
Paul M. Sutter é astrofísico
da SUNY Stony Brook e do
Flatiron Institute, apresentador de Ask a Spaceman e Space Radio , e autor de Your Place in the
Universe .
HélioR.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Membro da Society for Science and the Public (SSP) e assinante de conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration) e ESA (European Space Agency).
Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´sRadiant Energy System) administrado pela NASA.A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br
Page: http://livroseducacionais.blogspot.com.br
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