O universo é curvo ou achatado?

Um novo estudo de cosmólogos da Universidade de Edimburgo (Reino Unido) afirma que o universo pode ser ligeiramente curvo, de forma semelhante a uma sela. Se o seu modelo estiver correto, derrubaria a antiga crença de que o universo é plano.
Em 2004, medições do fundo cósmico de micro-ondas (CMB, na sigla em inglês) feitas pela Sonda Wilkinson de Anisotropia de Micro-ondas da NASA captaram os primeiros sinais de uma assimetria do universo.

Alguns especialistas, no entanto, se perguntaram se o achado não poderia ser um erro sistemático, que seria corrigido quando a nave sucessora, a sonda espacial Planck da Agência Espacial Europeia, mapeasse o CMB novamente com maior precisão. Os resultados de Planck, anunciados no início deste ano, confirmaram a anomalia.

Na tentativa de explicar esses resultados, os pesquisadores Andrew Liddle e Marina Cortês criaram uma teoria consistente com os novos dados. Eles propuseram um modelo de inflação cósmica – um período hipotético de rápida expansão logo após o Big Bang em que o universo cresceu por várias ordens de magnitude em uma pequena fração de segundo.
A teoria mais simples da inflação dita que o universo é plano e que a sua expansão foi acionada por um campo quantum único, denominado “inflaton”. Neste modelo, inflaton tem duas funções: desencadear a hiperexpansão e gerar as flutuações de densidade minúsculas que ampliaram para tornar-se as sementes das galáxias.

Essa versão da inflação, porém, não pode ser responsável pela assimetria do universo, exceto se esta for um acaso estatístico – semelhante a, por exemplo, uma moeda verdadeira dar cara muitas vezes mais do que coroa em 1.000 tentativas.

Segundo os cientistas, se as anomalias do CMB não forem um acaso estatístico, poderiam oferecer uma janela sem precedentes sobre a estrutura detalhada do início do universo.
Em seu estudo, publicado esta semana na Physical Review Letters, Liddle e Cortês “brincam” com a teoria da inflação. Como muitos teóricos antes deles, os pesquisadores invocam um segundo campo quântico – o “curvaton” – para definir as flutuações de densidade primordiais no universo jovem, restringindo o inflaton a conduzir apenas a hiperexpansão.

O campo curvaton geraria as flutuações de densidade assimétricas que foram observadas e que sugerem que o espaço tem uma curvatura ligeiramente negativa em grandes escalas.
Isto significa que, se grandes triângulos pudessem ser “desenhados” no espaço, os seus ângulos internos somariam menos que 180 graus. Em um universo plano, os ângulos somariam 180 graus exatamente, e em um universo com uma curvatura positiva, somariam mais de 180 graus.
O universo e suas possíveis formas: com uma curvatura positiva, com uma curvatura negativa e sem curvatura (plano)
O universo e suas possíveis formas: com uma curvatura positiva, com uma curvatura negativa e sem curvatura (plano)
Hoje, os físicos entendem que a forma do universo ainda não foi totalmente definida; vai depender do valor da densidade do universo. No cenário de Liddle e Cortês, a assimetria do CMB deriva de uma falta de uniformidade do universo em grande escala codificado no campo curvaton.

Apesar de numerosas observações indicarem que o cosmos é plano, o novo modelo proposto, que os autores reconhecem ser ainda especulativo, pode explicar os desvios nos dados mais recentes obtidos pelos telescópios. Futuros experimentos com medidas de maior precisão podem determinar quem está certo.