Durante a próxima década, os cosmólogos tentarão observar os primeiros momentos do Universo, na esperança de provar uma teoria popular. Eles estarão procurando ondas gravitacionais extremamente fracas para medir a luz primordial, procurando evidências convincentes da Teoria da Inflação Cósmica, que propõe que uma flutuação aleatória e microscópica da densidade no tecido do espaço e do tempo deu à luz o Universo em um grande calor. bang há aproximadamente 13,7 bilhões de anos atrás. Um novo instrumento chamado polarímetro está sendo anexado ao Telescópio do Polo Sul (SPT), que opera em comprimentos de onda do submilímetro, entre as microondas e o infravermelho no espectro eletromagnético. A teoria da relatividade geral de Einstein prevê que a inflação cósmica deve produzir as ondas de gravidade fracas.
A Teoria da Inflação propõe um período de expansão extremamente rápida e exponencial do Universo durante seus primeiros momentos antes da expansão mais gradual do Big Bang, período durante o qual a densidade de energia do universo foi dominada por um tipo constante cosmológico de energia a vácuo que mais tarde deteriorado para produzir a matéria e a radiação que enchem a Space Magazine.
Em 1979, o físico Alan Guth propôs a Teoria da Inflação Cósmica, que também prevê a existência de um número infinito de universos. Infelizmente, os cosmologistas não têm como testar essa previsão específica.
“Como esses são universos separados, por definição isso significa que nunca podemos ter contato com eles. Nada do que acontece lá tem impacto sobre nós ”, disse Scott Dodelson, cientista do Fermi National Accelerator Laboratory e professor de Astronomia e Astrofísica da Universidade de Chicago.
Mas há uma maneira de sondar a validade da inflação cósmica. O fenômeno teria produzido duas classes de perturbações. A primeira, flutuações na densidade de partículas subatômicas acontecem continuamente em todo o universo, e os cientistas já as observaram.
"Geralmente eles estão ocorrendo na escala atômica. Nós nem os notamos ”, disse Dodelson. Mas a inflação instantaneamente aumentaria essas perturbações em proporções cósmicas. “Essa foto realmente funciona. Podemos calcular como devem ser essas perturbações, e acontece que elas estão exatamente certas em produzir as galáxias que vemos no universo. ”
A segunda classe de perturbações seria ondas gravitacionais - distorções einsteinianas no espaço e no tempo. As ondas gravitacionais também seriam promovidas a proporções cósmicas, talvez até fortes o suficiente para que os cosmologistas as detectassem com telescópios sensíveis sintonizados na frequência adequada da radiação eletromagnética.
Se o novo polarímetro for sensível o suficiente, os cientistas devem ser capazes de detectar as ondas.
"Se você detectar ondas de gravidade, isso diz muito sobre a inflação para o nosso universo", disse John Carlstrom, da Universidade de Chicago, que desenvolveu o novo instrumento. Carlstrom disse que detectar as ondas descartaria várias idéias concorrentes para a origem do universo. "Há menos do que costumava haver, mas eles não prevêem que você tenha um big bang quente e extremo, essa flutuação quântica, para começar", disse ele. Nem produziriam ondas de gravidade em níveis detectáveis.
Uma simulação nesse link retrata as distorções no espaço e no tempo na escala subatômica, resultado de flutuações quânticas ocorrendo continuamente em todo o universo. Perto do final da simulação, a inflação cósmica começa a estender o espaço-tempo às proporções cósmicas do universo.
Os cosmologistas também usam o SPT em sua busca para resolver o mistério da energia escura. Uma força repulsiva, a energia escura afasta o universo e oprime a gravidade, a força atrativa exercida por toda a matéria.
A energia escura é invisível, mas os astrônomos conseguem ver sua influência nos aglomerados de galáxias que se formaram nos últimos bilhões de anos.
O SPT detecta a radiação de fundo cósmico de microondas (CMB), o brilho posterior do big bang. Os cosmologistas extraíram uma fortuna de dados do CMB, que representam os tambores e buzinas da sinfonia cósmica. Mas agora a comunidade científica está atenta aos tons de um instrumento mais sutil - ondas gravitacionais - subjacente ao CMB.
"Temos esses componentes essenciais para a nossa imagem do universo, mas realmente não sabemos o que a física produz nenhum deles", disse Dodelson sobre inflação, energia escura e a igualmente misteriosa matéria escura. "O objetivo da próxima década é identificar a física."
Fonte: Universidade de Chicago
