As teorias que veem o Big Bang não como o início, mas uma 'transformação' do Universo

 

 O Universo que podemos ver atualmente é composto de aglomerados de partículas, poeira, estrelas, buracos negros, galáxias e radiação

A história tradicional do Universo tem começo, meio e fim.

Tudo começou com o Big Bang, 13,8 bilhões de anos atrás, quando o Universo era pequeno, quente e denso. Em menos de um bilionésimo de bilionésimo de segundo, aquele pequeno Universo se expandiu para mais de bilhões de vezes seu tamanho original por meio de um processo chamado "inflação cósmica".

A seguir veio "a saída graciosa", quando a inflação parou. O Universo continuava se expandindo e esfriando, mas a uma fração da taxa inicial. Nos 380 mil anos seguintes, o Universo foi tão denso que nem a luz foi capaz se mover através dele — o cosmos era formado por um plasma opaco e superquente de partículas dispersas. 

Quando as coisas finalmente esfriaram o suficiente para os primeiros átomos de hidrogênio se formassem, o Universo rapidamente se tornou transparente. 

A radiação irrompeu em todas as direções, e o Universo estava a caminho de se tornar a entidade irregular que vemos hoje, com vastas faixas de espaço vazio pontuadas por aglomerados de partículas, poeira, estrelas, buracos negros, galáxias, radiação e outras formas de matéria e energia. 

Em algum momento, esses pedaços de matéria se afastarão tanto que desaparecerão lentamente, segundo alguns modelos matemáticos. O Universo se tornará uma sopa fria e uniforme de fótons isolados. Não é um final particularmente dramático, embora satisfatório. 

Mas e se o Big Bang não foi realmente o começo de tudo? 

Talvez tenha sido um ponto de virada em um ciclo contínuo de contração e expansão. Ou poderia ser mais como um ponto de reflexão, com uma imagem espelhada do nosso Universo expandindo-se para o "outro lado", onde a antimatéria substitui a matéria e o próprio tempo flui para trás. 

Ou ainda um momento de transição em um Universo que sempre esteve — e sempre estará — em expansão. Todas essas teorias estão fora da cosmologia convencional, mas são apoiadas por cientistas influentes. O crescente número dessas teorias concorrentes sugere que agora é hora de deixar de lado a ideia de que o Big Bang marcou o início do espaço e do tempo. E até mesmo de que possa haver um fim. 

A teoria da inflação cósmica é falha?

Cicatrizes deixadas pelo Big Bang na forma de uma fraca radiação de microondas que permeia todo o cosmos fornecem pistas sobre como era o Universo primitivo

Muitas teorias concorrentes sobre Big Bang resultam de uma profunda insatisfação com a ideia de inflação cósmica. Tenho que confessar que nunca gostei da inflação desde o início", diz Neil Turok, ex-diretor do Instituto Perimeter de Física Teórica em Waterloo, no Canadá.  O paradigma inflacionário falhou", acrescenta Paul Steinhardt, professor de ciências na Universidade Princeton, nos Estados Unidos, e proponente do modelo de que o Big Bang foi um ponto de virada em um ciclo contínuo de contração e expansão do Universo. 

"Sempre considerei a inflação uma teoria muito artificial", diz Roger Penrose, professor emérito de matemática na Universidade de Oxford, no Reino Unido. 

"A principal razão pela qual essa teoria não morreu ao nascer é que era a única coisa que as pessoas podiam pensar para explicar o que chamam de 'invariância em escala das flutuações de temperatura do fundo cósmico de micro-ondas'." 

O Fundo Cósmico de Microondas (ou CMB, na sigla inglês) tem sido um fator fundamental em todos os modelos do Universo desde que foi observado pela primeira vez em 1965. É uma fraca radiação ambiente encontrada em todo lugar no Universo observável que remonta àquele momento em que o Universo tornou-se transparente. 

O CMB é uma importante fonte de informações sobre como era o Universo primitivo. É também um mistério tentador para os físicos. Para todas as direções que os cientistas apontam um radiotelescópio, o CMB parece ser o mesmo, mesmo em regiões que aparentemente nunca poderiam ter interagido entre si em nenhum momento dos 13,8 bilhões de anos de história do Universo. 

"A temperatura do CMB é a mesma em lados opostos do céu, e essas partes do céu nunca teriam entrado em contato", diz Katie Mack, cosmóloga da Universidade Estadual da Carolina do Norte, nos Estados Unidos. Algo teria que conectar essas duas regiões do Universo no passado. Algo tinha que fazer com que essa parte do céu tivesse a mesma temperatura que essa outra parte do céu." 

Sem algum mecanismo para uniformizar a temperatura no Universo observável, os cientistas esperariam variações muito maiores entre diferentes regiões. 

A inflação oferece uma maneira de resolver esse "problema de homogeneidade", com um período de expansão tão intensa e rápida que que quase tudo acabou indo parar muito além da região a qual podemos observar e com o que podemos interagir. 

Os físicos teóricos estão cada vez mais apontando falhas na teoria da inflação em explicar a propagação de matéria e energia observada no Universo

Nosso Universo observável se expandiu de uma minúscula região homogênea dentro daquela confusão quente primordial, produzindo o CMB uniforme. Outras regiões além do que podemos observar podem ser bem diferentes. A inflação parece ser algo que tem apoio suficiente dos dados para que possamos tomá-la como padrão", diz Mack. É o que ensino nas minhas aulas. Mas sempre digo que não sabemos ao certo se isso aconteceu. Mas parece se ajustar bem os dados e é o que a maioria das pessoas diria ser mais provável. Mas sempre houve deficiências com a teoria. Em especial, não há um mecanismo específico para desencadear a expansão inflacionária ou uma explicação testável de como a saída graciosa poderia acontecer. 

Uma ideia apresentada pelos defensores da inflação é que partículas teóricas compuseram algo chamado "campo de inflação" que impulsionou a inflação e depois se decompôs nas partículas que vemos ao nosso redor hoje. Mas, mesmo com ajustes como esse, a teoria da inflação faz previsões que, pelo menos até agora, não foram confirmadas. 

Ela diz que o espaço-tempo deve ter sido distorcido por ondas gravitacionais primordiais que ricochetearam pelo Universo com o Big Bang. Mas, embora certos tipos de ondas gravitacionais tenham sido detectadas, ainda não foi encontrada nenhuma destas primordiais para dar suporte à teoria. 

A física quântica também leva a teoria da inflação a lugares confusos. Prevê-se que as raras flutuações quânticas façam com que a inflação divida o espaço em um número infinito de remendos com propriedades totalmente diferentes — um "Multiverso" no qual literalmente ocorre tudo que seja imaginável. 

"A teoria é completamente inconclusiva", diz Steinhardt. "Só podemos dizer que o Universo observável pode ser assim ou assado ou qualquer outra possibilidade que você possa imaginar, dependendo de onde estivermos no Multiverso. Não é descartado nada que seja fisicamente concebível. Steinhardt, que foi um dos arquitetos originais da teoria inflacionária, enfim se cansou da falta de capacidade de previsão e de testabilidade. 

"Realmente precisamos imaginar que existe um número infinito de universos confusos que nunca vimos e nunca veremos para explicar o Universo simples e notavelmente suave que observamos?", ele questiona. "Eu digo que não. Temos que procurar uma ideia melhor."