Qual é a Grande Ruptura (Big Rip) e podemos impedi-la?

Visualize um futuro em que o universo, de forma inesperada, começa a se desintegrar. Nesse cenário, a estrutura do espaço-tempo é eventualmente dilacerada, tornando o universo inabitável.

Neste futuro hipotético, o processo de desintegração cósmica inicia com os aglomerados de galáxias se afastando uns dos outros. Posteriormente, as próprias galáxias começam a se desfazer, seguidas pelos sistemas estelares e seus planetas, e, por fim, até mesmo os átomos. No final, o tecido do espaço-tempo é esgarçado, deixando o universo inabitável.

Este cenário possível é conhecido como “Big Rip” (Grande Ruptura). Parece um conceito aterrorizante e quase inimaginável, mas há indícios que sugerem que tal desfecho poderia ocorrer.

Energia Fantasma

Cerca de vinte e cinco anos atrás, astrônomos descobriram a chamada energia escura, que se refere à expansão acelerada observada do universo. A natureza da energia escura ainda é um grande mistério; suas origens, causas e efeitos futuros permanecem incertos. Apesar disso, teóricos têm especulado sobre ela.

A suposição mais básica sobre a energia escura é que ela seja uma constante cosmológica. Nessa teoria, a energia escura é uma força onipresente no espaço e no tempo, existindo até mesmo no espaço ao seu redor. Ela permanece constante através do espaço e do tempo. Esta força é responsável pela expansão acelerada do universo, mas é, de outra forma, inalterada.

Uma teoria alternativa sugere que a força por trás da energia escura poderia intensificar-se com o tempo. Esse conceito é referido como energia fantasma. Nesse modelo, a aceleração da expansão do universo aumenta ao longo do tempo.

Fantasmas na Máquina

Ironia das ironias, esse aumento na aceleração resultaria em um universo observável muito menor. Isso acontece porque a velocidade com que diferentes pontos no universo se afastam poderia superar a velocidade da luz. Neste cenário, as galáxias se afastariam tão rapidamente que se tornariam invisíveis umas às outras. Isso faria com que os limites observáveis do universo diminuíssem de forma incontrolável.

Se dois pontos no universo fossem separados mais rapidamente do que a luz, eles deixariam de interagir através de qualquer força física conhecida. Enquanto uma energia escura constante poderia preservar estruturas existentes, como aglomerados de galáxias, a energia fantasma poderia desmantelá-las. Em um período finito, talvez bilhões de anos no futuro, aglomerados se desintegrariam, seguidos por estruturas progressivamente menores. Eventualmente, até mesmo as ligações atômicas e nucleares falhariam em resistir a essa força.

Por fim, a própria essência do espaço se desintegraria em um evento conhecido como o Big Rip. Neste evento, quaisquer dois pontos, independentemente de sua proximidade, seriam infinitamente separados. A estrutura fundamental do espaço-tempo, que sustenta o funcionamento do nosso universo, deixaria de operar normalmente. O universo, essencialmente, entraria em colapso.

No entanto, a maioria dos físicos duvida que esse cenário realmente ocorra. Existem incertezas sobre como esse processo de ruptura interagiria com outras leis físicas. Por exemplo, quarks não podem ser separados; tentar fazê-lo exigiria tanta energia que novos quarks emergiriam do vácuo. Portanto, separar quarks poderia potencialmente resultar em outras interações desconhecidas.

Além disso, a energia fantasma não se conforma aos comportamentos físicos padrão. Para que funcione, a substância fantasma precisaria possuir energia cinética negativa. No entanto, energia cinética negativa geralmente não é observada no universo – seria como uma bola rolando morro acima por conta própria –, o que representaria uma significativa divergência dos princípios físicos estabelecidos.

Evidências do Big Rip

Astrônomos passaram décadas tentando quantificar a força da energia escura. Isso é feito usando o parâmetro conhecido como equação de estado, que, para a energia escura, mede a relação entre sua pressão e densidade energética. Uma constante cosmológica corresponde a um parâmetro de -1, enquanto um cenário de energia fantasma teria esse parâmetro menor que -1.

Até o momento, as medições astronômicas alinham-se com uma constante cosmológica, um parâmetro de -1. No entanto, curiosamente, essas medições consistentemente sugerem um valor ligeiramente abaixo de -1. Embora essas medições venham com incertezas que incluem o caso “comum” de uma constante cosmológica, é notável que os dados pareçam inclinar-se para um universo de energia fantasma.

Alguns físicos acreditam que evidências adicionais nos afastarão do cenário fantasma e nos direcionarão para a segurança de uma constante cosmológica. Outros, no entanto, veem isso como um indício de que o universo pode estar revelando algo profundo. É possível que haja uma combinação de leis físicas que cria a ilusão de energia fantasma. Alternativamente, poderia haver leis físicas completamente novas que atualmente parecem improváveis, mas que poderiam fazer sentido com um novo entendimento.

Mesmo no caso de um cenário de energia fantasma, o universo não está à beira da destruição imediata. Dadas as medições atuais, o Big Rip não ocorreria por centenas de bilhões de anos. Portanto, por enquanto, podemos apreciar a estabilidade e continuidade do nosso cosmos.

Fonte: Hypescience.com