As origens do universo. O que havia antes do Big Bang

Muitas novas teorias tentam definir a realidade que precedia o Big Bang: entre elas a teoria das cordas, a teoria dos buracos-de-minhoca, a teoria do universo-mãe, etc. A análise das ondas gravitacionais originais, que acabam de ser captadas, podem esclarecer esse enigma. Muitos universos poderiam existir além da pequena parte do cosmos que os nossos telescópios conseguem varrer. 

Muitas novas teorias tentam definir a realidade que precedia o Big Bang: entre elas a teoria das cordas, a teoria dos buracos-de-minhoca, a teoria do universo-mãe, etc. A análise das ondas gravitacionais originais, que acabam de ser captadas, podem esclarecer esse enigma. Muitos universos poderiam existir além da pequena parte do cosmos que os nossos telescópios conseguem varrer. 
Muitas novas teorias tentam definir a realidade que precedia o Big Bang: entre elas a teoria das cordas, a teoria dos buracos-de-minhoca, a teoria do universo-mãe, etc. A análise das ondas gravitacionais originais, que acabam de ser captadas, podem esclarecer esse enigma. Muitos universos poderiam existir além da pequena parte do cosmos que os nossos telescópios conseguem varrer.  (Foto: Gisele Federicce)

 

 

Por: Equipe Oásis

A teoria clássica do Big Bang lembra, pelo menos em um aspecto, a criação bíblica: Ela diz que o tempo e o universo tiveram um começo. Será que isso é verdade? Difícil afirmar com certeza, mas as teorias modernas sobre a origem do mundo preveem  a existência de um “antes”. 

Não se trata de fantasias, de frutos da imaginação exaltada de alguns cientistas ou místicos: pistas e restos daquilo que existia antes poderiam estar escondidos no espaço, sobretudo sob a forma de ondas gravitacionais, de extremamente fracas oscilações no espaço-tempo previstas por Einstein e com grande probabilidade observados por pesquisadores  do projeto Colaboração BICEP2. 

Em março do ano passado, a divulgação dos últimos resultados desse projeto astrofísico, ligado ao observatório BICEP2, sacudiram o mundo científico de um modo que não era observado há várias décadas. Esses dados indicavam a presença de ondas gravitacionais na polarização da radiação cósmica de fundo – uma das previsões fundamentais da teoria da inflação, uma das várias hipóteses atualmente discutidas sobre as origens do universo. Era como se “tremores” do que aconteceu no Big Bang ainda ecoassem pelo espaço a fora.

 

 

Há quase 14 bilhões de anos, o universo em que vivemos se expandiu graças a um evento extraordinário, uma explosão de proporções inimagináveis que foi chamada de Big Bang. Calcula-se que, numa fugaz fração de segundo, o universo se expandiu exponencialmente, indo muito além dos limites que podem ser alcançados pelos nossos melhores telescópios.

Tudo isso era apenas teoria. Mas, há menos de um ano, quando os cientistas da Colaboração BICEP anunciaram a primeira evidência direta dessa inflação cósmica, o mistérios das origens ficou muito mais perto de ser desvendado.

Os dados obtidos representavam as primeiras imagens de ondas gravitacionais, ou ondulações no espaço-tempo. Essas ondas passaram a ser descritas como os “primeiros tremores do Big Bang”. Por fim, os dados confirmaram uma profunda conexão entre a mecânica quântica e a relatividade geral.

“Detectar estes sinais é um dos objetivos mais importantes da cosmologia hoje. Um monte de trabalho com um monte de gente levou até este ponto”, diz John Kovac (Harvard -Smithsonian Center for Astrophysics ), líder da colaboração BICEP2.

 

 

Esses resultados inovadores vieram de observações pelo telescópio BICEP2 da radiação cósmica de fundo – um brilho fraco que sobrou do Big Bang. Flutuações minúsculas deste pós-origem fornecem pistas para conhecermos as características e condições do universo primitivo. Por exemplo, pequenas diferenças de temperatura em todo o céu mostram onde as partes do universo eram mais densas e, portanto, mais propensas a se condensarem formando galáxias e aglomerados galácticos.

Para captar esses sinais, já estão funcionando em todo o mundo detectores de ondas gravitacionais extremamente sensíveis e sofisticados como o “Ligo” e o “Virgo”, que usam raios laser para medir o comprimento das ondas com grande precisão (com uma margem de erro inferior à espessura de um cabelo em relação a todo o Sistema Solar!)

Outros instrumentos, como o próprio radiotelescópio BICEP2, já revelaram as ondas gravitacionais surgidas imediatamente após o Big Bang. Também poderão revelar aquelas ondas surgidas instantes antes, dando-nos algumas informações a mais a respeito do que existia antes do próprio Big Bang.

Enquanto esperamos pelas confirmações, aqui estão cinco hipóteses confiáveis e cientificamente coerentes que explicam o que poderia ter existido antes do Big Bang.

As teorias sobre o nascimento do Universo

Segundo alguns estudiosos de mecânica quântica, a nossa própria realidade se desdobra toda vez que uma partícula tem a possibilidade de se comportar de modos diversos, dando vida a dois universos paralelos: em um deles a partícula de um modo, no outro de modo oposto. De desdobramento em desdobramento são criadas todas as possíveis variáveis. Assim, existiria um mundo no qual a América não foi descoberta por Colombo, um outro mundo no qual a humanidade não surgiu na África, e sim no Alasca, e um terceiro mundo no qual o Brasil não perdeu a última Copa do Mundo, pelo contrário, venceu esse campeonato vencendo a Argentina por 7 a 1!

Parece que teremos de nos acostumar à ideia de que a Terra não é o único planeta habitado (como parecem testemunhar o enorme número de exoplanetas descobertos até agora) -  e que nosso planeta também não pertence ao único universo existente.

 

1. Universos paralelos – Segundo Alan Guth, físico do MIT de Boston (EUA), o nosso universo surgiu a partir de uma instabilidade do “vazio” primordial. Esse vazio era semelhante a um fluido extremamente quente, no qual surgiam bolhas em contínua expansão... exatamente como acontece numa panela d’água em ebulição.

Nosso universo era uma das bolhas, as outras bolhas eram universos “paralelos” ao nosso. O Modelo de Guth foi superado pelo de Andrei Linde, físico da Universidade de Stanford (EUA), segundo o qual os universos não nascem de um estado primordial quentíssimo, mas sim de flutuações de certos parâmetros no vazio. Segundo Linde, a realidade última é um “ multiverso”: uma espécie de fluxo eterno de universos que nascem uns dos outros. 

O universo seria constituído de muitas bolhas que, por sua vez, produzem novas bolhas, em um processo infinito. As bolhas são criadas a partir de repentinas mudanças das características energéticas do vazio. As constantes físicas (como a velocidade da luz) teriam valores diferentes em cada uma das bolhas.

 

 

2.  Universo-mãe. Um universo primordial genitor de si mesmo e de todos os outros universos, entre os quais o nosso. Esta é a ideia de J. Richard Gott e Li-Xin Li, físicos da Universidade de Princeton, EUA.

O modelo é similar ao multiverso de Linde (hipótese precedente), mas segundo Gott e Li no princípio de tudo existe um “universo-mãe”, um mundo no qual a estrutura espaço-tempo se fecha e se completa em si mesma, como uma rosca.

Desse modo, o passado coincide com o futuro, como um trem que gire em círculo passando sempre pelos mesmos lugares. E, desse modo, continuamente fechando o círculo sobre si mesmo, como uma serpente que come o próprio rabo, o universo-mãe geraria outros universos ad infinitum, entre eles também o nosso.

 

 

3. Teoria das cordas. Segundo o físico italiano Gabriele Veneziano, um dos criadores da teoria das cordas, antes do Big Bang existia um oceano caótico de ondas no qual o tempo não tinha uma direção bem definida.

“A um certo ponto a matéria começou a ficar mais densa sob o efeito da gravidade e a flecha do tempo começou a apontar para uma direção precisa”, explica Veneziano. 

“A matéria se comprimiu deformando o espaço e o tempo de um modo extremo e, como consequência desse processo, foi gerado o Big Bang”. 

Como demonstrá-lo? “A teoria prevê, entre outras coisas, a existência de uma partícula chamada “dilaton” que teria desempenhado um papel importante naquela fase”, conclui Veneziano “e da qual seria possível encontrar-se traços graças aos reveladores de ondas gravitacionais”.

 

 

4. Teoria da membrana tridimensional. Uma hipótese recente, baseada sobre uma evolução da teoria das cordas, sustenta que o nosso universo seria uma “membrana tridimensional” suspensa em um espaço mais amplo, possuidor de 4 ou mais dimensões, no qual se encontram também outras membranas (outros universos paralelos).

O Big Bang teria surgido da energia que se liberou do choque da nossa membrana com uma outra. “Em algumas versões desse cenário, no momento do choque foi formada uma certa quantidade de “cordas cósmicas” (defeitos filiformes de enormes dimensões no espaço-tempo) que ainda poderiam ser encontradas em nosso universo”, explica Veneziano. É possível verificar isso? Talvez: tais cordas se comportariam como uma lente e desviariam a luz que nos chega proveniente de estrelas distantes.

 

 

5. Teoria dos buracos de minhoca. O físico teórico Nikodem Poplawski, da Universidade de In diana, EUA, publicou na revista científica Physics Letters B um estudo no qual sugere uma curiosa e sugestiva eventualidade. A análise matemática dos buracos negros, dos buracos brancos, e dos pontos de Einstein-Rosen (túneis no espaço-tempo que os interligam), levou à teoria de que o nosso universo possa existir no interior de um desses pontos. Existiriam portanto outros dois universos conectados entre si por um túnel buraco de minhoca, e nós estaríamos exatamente dentro do túnel que os conecta. 

A teoria vai além. O físico, com efeito, considera a hipótese de que todos os buracos negros do nosso universo estejam, por sua vez, conectados a pontos de Einstein-Rosen e em cada um deles teria sido gerado um universo diferente.

Segundo Nikodem Poplawski, colocar o nosso universo no interior de um buraco de minhoca poderia ajudar a resolver a questão da origem da inflação, a rapidíssima expansão introduzida pela teoria standard do Big Bang com o objetivo de explicar a homogeneidade do universo, e cuja existência foi confirmada pelo experimento BICEP2.

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