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Como surgiu o Universo?
Ferramentas para uma revolução científica
De acordo com as teorias atuais da evolução cósmica, o Universo começa com uma “singularidade inicial”, um ponto em que todas as leis conhecidas da física falham. Essa singularidade produziu um Udelicadamente equilibrado, como um lápis tão precisamente equilibrado em sua ponta que permanece na posição vertical por 14 bilhões de anos. Como o Universo atingiu tal estado? Como ficou tão velho? Por que não explodiu ainda mais longe ou desabou sobre si mesmo?
Nas últimas duas décadas, a teoria da inflação cósmica ofereceu uma explicação convincente do início do Big Bang. De acordo com essa teoria, uma fase inicial de expansão acelerada deu origem ao Universo equilibrado que vemos hoje. A inflação cósmica é a mão que equilibra o lápis na ponta. Como subproduto, também produziu as sementes que evoluíram para estrelas, galáxias, aglomerados de galáxias e outras estruturas no Universo.
A inflação cósmica apresenta desafios relacionados às questões fundamentais deste relatório. Uma possibilidade é que a inflação cósmica tenha se originado com uma forma de energia escura, semelhante à energia escura observada hoje. Em caso afirmativo, que tipo de matéria o produziu? Essa forma de matéria desempenha um papel na unificação? Como se relaciona com dimensões extras? Ainda mais radical é a possibilidade de que o espaço e o tempo tenham mudado sua natureza no início do Big Bang. A teoria das cordas suaviza a singularidade inicial? Qual modelo a natureza realmente escolheu?
Atualmente, as medições de flutuações na radiação cósmica de fundo (CMB), especialmente do WMAP , fornecem a melhor evidência a favor da inflação. Restrições sobre parâmetros cósmicos, como a curvatura do Universo e a natureza da estrutura cósmica, estão de acordo com as previsões da teoria inflacionária. Eventualmente, as medições da polarização do CMB podem permitir a detecção das assinaturas de ondas gravitacionais produzidas durante a época da inflação, o que poderia fornecer informações sobre a natureza do campo escalar que produziu a inflação.
Após o Big Bang, o Universo se expandiu e esfriou até atingir seu estado atual. Ao longo do caminho, o Universo passou por uma série de transições de fase nas quais várias partículas congelaram, à medida que a água se transforma em gelo à medida que esfria. Essas transições de fase conduziram algumas das épocas mais importantes da história cósmica. Por exemplo, uma transição de fase pode ser o que impulsionou a inflação cósmica. As transições de fase podem produzir “defeitos cósmicos”, como cordas e texturas e outras formas exóticas de matéria, que podem explicar raios cósmicos de energia ultra-alta, matéria escura e talvez até energia escura.
Experimentos no LHC continuarão a iluminar a transição de fase eletrofraca, onde a maioria das partículas conhecidas adquiriu suas massas. Uma melhor compreensão dessa transição de fase permitirá que os cientistas se aproximem do próprio Big Bang. De fato, é provável que a transição de fase eletrofraca seja a fonte final da assimetria matéria-antimatéria que vemos no Universo hoje. Descobertas de novas partículas e novas interações iluminarão essa história e determinarão se ela está correta. Além disso, o relato da evolução cósmica deve incorporar quaisquer descobertas de novas simetrias ou novas dimensões.
Atualmente, a transição de fase cósmica mais intensamente estudada está ligada à cromodinâmica quântica (QCD), a teoria da força nuclear. Durante a transição de fase QCD, a matéria bariônica no Universo atual se condensou a partir de um estado semelhante ao plasma de quarks e glúons. A instalação Relativistic Heavy Ion Collider (RHIC) no BNL está atualmente criando colisões de íons pesados para estudar o plasma de quark-gluon; o experimento ALICE no LHC investiga o plasma quark-gluon em energias e temperaturas mais altas. As Instalações Computacionais de Malha permitirão cálculos que aprofundem o entendimento dos dados RHIC e as condições durante esta época na evolução do Universo inicial.
Fonte: Fermilab
https://www.fnal.gov/pub/science/questions/birth-universe-01.html
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Web Science Academy; Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos de Economia, Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia. Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant 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.
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