Finalmente podemos entender os momentos antes do Big Bang

Os físicos podem ter resolvido um mistério de décadas sobre como nosso universo surgiu.

A teoria do Big Bang é a mais aceita entre a comunidade científica para explicar como o universo surgiu. O problema é que nossa compreensão dela tem algumas lacunas– existem várias questões envolvendo o fenômeno que os pesquisadores ainda não conseguiram decifrar.

Por exemplo, em um primeiro momento, o universo cresceu a partir de um ponto infinitamente pequeno até cerca de um octilhão de vezes (imagine um número “1” seguido de 27 números “0”) em tamanho em menos de um trilionésimo de segundo.

Esse acontecimento é conhecido como “inflação” e foi seguido por um período de expansão mais gradual conhecido como Big Bang. Foi nesse ponto que surgiram as partículas fundamentais que conhecemos hoje, como prótons, nêutrons e elétrons, que mais tarde formaram os átomos, estrelas e planetas.

Mas o que aconteceu entre o período da inflação cósmica e o Big Bang? Uma equipe do Kenyon College (EUA), do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (EUA) e da Universidade Leiden (Holanda) pode ter a resposta.

Ínflatons

Depois da inflação cósmica, toda a matéria existente se espalhou pelo universo, tornando-o frio e vazio. Para haver um Big Bang, no entanto, algo deve ter “esquentado” o ambiente novamente, um fenômeno que os cientistas chamam de “reaquecimento”.

De acordo com a principal autora do novo estudo, Rachel Nguyen, agora na Universidade de Illinois (EUA), a ideia é de que a inflação decaiu em partículas que podem ter se chocado entre si, transferindo impulso e energia e reaquecendo o universo para definir as condições iniciais do Big Bang.

Os pesquisadores chegaram essa conclusão usando um modelo para simular o comportamento de formas exóticas da matéria, chamadas de “ínflatons”. Essas partículas hipotéticas, similares ao bóson de Higgs, podem ter criado a energia que levou à inflação cósmica.

Os resultados da simulação indicaram que, sob as condições certas, a energia dos ínflatons poderia ser redistribuída para criar também a diversidade de partículas necessárias para reaquecer o universo.

Gravidade

Outra questão a ser resolvida sobre o período de reaquecimento é como a gravidade se comportou durante o período da inflação. Segundo a relatividade geral de Einstein, toda a matéria é afetada pela gravidade da mesma maneira. Já a mecânica quântica dita que, a energias muito altas, a matéria responde à gravidade de maneira diferente.

A equipe utilizou essa segunda suposição em seu modelo, ajustando a força com que as partículas interagiam com a gravidade. O resultado foi condizente com o esperado: quanto maior era a força da gravidade, mais eficientemente os ínflatons transferiam energia para produzir as partículas de matéria quente encontradas durante o Big Bang.

No entanto, os cientistas ainda precisam encontrar evidências para suportar essa hipótese, o que não será nada fácil. Enquanto pode ser que haja sinais desse período de reaquecimento no universo, os resquícios do Big Bang – conhecidos coletivamente como “fundo de microondas cósmico” – oferecem poucas pistas de tal breve momento.

Os pesquisadores esperam que novas observações de ondas gravitacionais forneçam mais peças para o quebra-cabeça. Um artigo sobre o estudo foi publicado na revista científica Physical Review Letters. [LiveScience]