Pode haver rachaduras no espaço-tempo, mas os telescópios da humanidade não podem vê-las.
As rachaduras, se existem, são antigas - remanescentes de um tempo logo após o Big Bang, quando o universo havia passado de um estado mais quente e mais estranho para o mais frio e mais familiar que vemos hoje. Esse grande desaquecimento, que os físicos chamam de "transição de fase", começou mais cedo em alguns lugares do que em outros, diz a teoria. Bolhas do universo mais frio se formaram e se espalharam, florescendo no espaço até encontrar outras bolhas. Eventualmente, todo o espaço passou e o velho universo desapareceu.
Mas esse velho estado de alta energia poderia ter vivido nas fronteiras entre as bolhas, rachaduras no tecido do espaço-tempo em que essas regiões frias se encontravam e não se encaixavam perfeitamente. Alguns físicos pensaram que ainda poderíamos ver evidências dessas rachaduras ou defeitos - conhecidos como "cordas cósmicas" - no fundo cósmico de microondas (CMB), o calor que restava do violento surgimento do universo. Mas, de acordo com um novo artigo, essa evidência seria simplesmente fraca demais para que qualquer telescópio se atirasse ao barulho.
Cordas cósmicas são objetos difíceis de imaginar, disse Oscar Hernández, físico da Universidade McGill em Montreal e co-autor do artigo. Mas eles têm análogos em nosso mundo.
"Você já andou em um lago congelado? Você notou rachaduras no gelo congelado? Ainda é bastante sólido. Não há nada a temer, mas há rachaduras", disse Hernández à Live Science
Essas rachaduras se formam através de um processo de transição de fase semelhante ao das cordas cósmicas.
"Gelo é água que passou por uma transição de fase", disse ele. "As moléculas de água estavam livres para se mover como um fluido e, de repente, em algum lugar, começaram a se transformar em cristal. ... Começa a se revestir de azulejos, que são hexágonos. Agora, imagine ter azulejos perfeitos hexágonos e ladrilhos com isso. Se alguém do outro lado do lago começar a ladrilhar novamente ", existe basicamente uma chance zero de que seus ladrilhos se alinhem.
Os pontos de encontro imperfeitos em uma superfície congelada do lago formam longas rachaduras. No tecido onde o espaço e o tempo se cruzam, eles formam cordas cósmicas - se a física subjacente estiver correta.
No espaço, acreditam os pesquisadores, existem campos que determinam o comportamento de forças e partículas fundamentais. As primeiras transições de fase do universo criaram esses campos.
"Pode haver um campo relacionado a alguma partícula que, em certo sentido, 'escolha uma direção para congelar e esfriar'. E como o universo é realmente grande, ele pode escolher direções diferentes em diferentes partes do universo ", afirmou. "Agora, se esse campo obedecer a certas condições ... então, quando o universo esfriar, haverá linhas de descontinuidade, haverá linhas de energia que não poderão se refrescar".
Hoje, esses pontos de encontro apareceriam como linhas infinitesimalmente finas de energia através do espaço.
Encontrar essas cordas cósmicas seria um grande negócio, porque elas seriam outra evidência de que a física é maior e mais complicada do que o modelo atual permite, disse Hernández.
No momento, a teoria mais avançada da física de partículas que os pesquisadores acreditam ter sido conclusivamente comprovada é conhecida como Modelo Padrão. Inclui os quarks e elétrons que compõem os átomos, além de partículas mais exóticas, como o bóson de Higgs e os neutrinos.
No entanto, a maioria dos físicos acredita que o Modelo Padrão está incompleto. Como a Live Science relatou anteriormente, há todo tipo de idéias sobre como expandi-lo, desde partículas supersimétricas (isto é, o "stau slepton") até a teoria das supercordas - a idéia de que todas as partículas e forças podem ser explicadas como vibrações de pequenas partículas. , "cadeias" multidimensionais (Nota: As "cordas" da teoria das supercordas não são o mesmo tipo de coisa que as "cordas cósmicas". Existem apenas muitas metáforas disponíveis e, às vezes, físicos em campos diferentes reutilizam uma.)
"Muitas extensões do Modelo Padrão das quais as pessoas realmente gostam - como muitas teorias de supercordas e outras - naturalmente levam a seqüências cósmicas depois que a inflação ocorre", disse Hernández. "Então, o que temos é um objeto que é predito por muitos modelos; portanto, se eles não existem, todos esses modelos são descartados. E se eles existem, oh meu Deus, as pessoas são felizes."
Desde 2017, tem havido uma onda de interesse em tentar identificar seqüências de caracteres no CMB, Hernández e seu co-autor escreveram em seu artigo, publicado em 18 de novembro no banco de dados arXiv e ainda não revisado por pares.
Hernández, junto com Razvan Ciuca, do Marianopolis College, em Westmount, Quebec, argumentou no passado que uma rede neural convolucional - um tipo poderoso de software para encontrar padrões - seria a melhor ferramenta para detectar evidências das seqüências de caracteres no CMB.
Supondo que um mapa perfeito e sem ruídos da CMB, eles escreveram em um artigo separado de 2017, um computador executando esse tipo de rede neural deveria encontrar cadeias cósmicas mesmo que seus níveis de energia (ou "tensão") sejam notavelmente baixos.
Mas, revisitando o assunto neste novo artigo de 2019, eles mostraram que, na realidade, é quase impossível fornecer dados CMB suficientemente limpos para a rede neural para detectar essas possíveis seqüências. Outras fontes de microondas mais brilhantes obscurecem o CMB e são difíceis de desembaraçar completamente. Até os melhores instrumentos de micro-ondas são imperfeitos, com resolução limitada e flutuações aleatórias na precisão de gravação de um pixel para o outro. Eles descobriram que todos esses fatores e mais aumentam o nível de perda de informações que nenhum método atual ou planejado de registrar e analisar o CMB será capaz de superar, eles escreveram. Esse método de caçar cordas cósmicas é um beco sem saída.
Isso não significa que tudo está perdido, eles escreveram.
Um novo método para caçar cordas cósmicas é baseado em medições da expansão do universo em todas as direções através de partes antigas do universo. Esse método - chamado mapeamento de intensidade de 21 centímetros - não depende do estudo dos movimentos de galáxias individuais ou de imagens precisas da CMB, disse Hernández. Em vez disso, é baseado em medições da velocidade com que os átomos de hidrogênio estão se afastando da Terra, em média, em todas as partes do espaço profundo.
Os melhores observatórios para mapeamento de 21 cm (assim chamados porque o hidrogênio emite energia eletromagnética com um comprimento de onda revelador de 21 cm) ainda não estão online. Mas quando eles chegam, escrevem os autores, há esperança de uma evidência mais clara de seqüências cósmicas em seus dados. E então, disse Hernández, a caçada pode começar de novo.
