O tempo passou mais devagar logo após o Big Bang?

Não podemos medir a desaceleração do tempo perto do Big Bang porque não existe um "relógio cósmico" fora desse evento com o qual possamos comparar. 

Logo após o Big Bang, o universo era composto de plasma denso, como imaginado aqui, com as partículas em seu interior movendo-se a quase a velocidade da luz. Crédito: Andrii, gerado com IA/ADOBE STOCK

Considerando que o universo era muito pequeno logo após o Big Bang, mas continha a mesma quantidade de matéria que agora, será que a intensa gravidade teria retardado a passagem do tempo? Roger Reed Pierre, Dakota do Sul

Pouco tempo depois do Big Bang, a densidade do universo era maior que a do interior de uma estrela de nêutrons… maior que a densidade da matéria nuclear… maior que em qualquer lugar do espaço.

Sabemos que as estrelas de nêutrons são tão densas — elas comprimem aproximadamente o dobro da massa do Sol em um objeto do tamanho de uma pequena cidade — que sua massa começa a distorcer severamente o espaço-tempo local ao seu redor. Isso causa um efeito de dilatação do tempo, de modo que o tempo passa 1,9 vezes mais lentamente perto da estrela de nêutrons do que para nós. 

O único relógio que você pode realmente usar para medir o que está acontecendo é o relógio que você carrega consigo. Ele marca o que é chamado de tempo próprio enquanto você se move ao longo da sua linha temporal — o caminho que você traça no universo enquanto o atravessa, vivendo sua vida. Se você viajasse próximo à velocidade da luz até Alpha (α) Centauri, você poderia literalmente chegar lá em segundos, de acordo com o seu relógio de tempo próprio, enquanto observadores na Terra veriam 4,3 anos se passarem. Da mesma forma, o fator de dilatação temporal de 1,9 das estrelas de nêutrons só é mensurável em relação a relógios distantes localizados onde o espaço-tempo não é distorcido e a gravidade é fraca, como na Terra. 

Mas não existe um lugar tão distante para o Big Bang. Logo após o Big Bang, todo o universo estava repleto de um plasma denso e cada partícula dentro dele viajava a quase a velocidade da luz. Cada partícula media seu próprio tempo enquanto se movia ao longo de sua tortuosa linha do tempo através da confusão do evento do Big Bang. Dentro do pequeno, quente e denso universo, não havia um relógio externo e distante, fora dessas condições, contra o qual medir a dilatação do tempo experimentada por todas essas partículas em um dado instante próprio.

Vamos relembrar nossa estrela de nêutrons: se você tiver dois relógios próximos, ambos no campo gravitacional da estrela de nêutrons, um observador com um relógio veria um observador com o outro relógio experimentar um efeito de dilatação temporal severo, porém diferente, porque eles estão localizados em diferentes partes do campo gravitacional da estrela de nêutrons e viajando a velocidades diferentes.

Próximo ao Big Bang, a intensidade do campo gravitacional causa um “efeito diferencial” semelhante, mas sua magnitude é vastamente maior e muda tão rapidamente no tempo que é impossível medir a dilatação temporal diferencial experimentada entre partículas que carregam seus próprios relógios biológicos.

Portanto, a resposta para a pergunta é que não podemos medir a desaceleração do tempo perto do Big Bang porque não existe um "relógio cósmico" fora deste plasma denso com o qual possamos comparar tais diferenças. O tempo próprio é apenas o que medimos em nosso próprio relógio, seja um relógio que temos aqui na Terra, para o qual o Big Bang ocorreu há 13,8 bilhões de anos, ou o relógio de uma partícula logo após o Big Bang, para o qual se passaram apenas 10 a 15 segundos.

Sten Odenwald, Coordenador Sênior de Divulgação do Programa HEAT da NASA, Kensington, Maryland

Astronomy.com