Cerca de 13, 8 bilhões de anos atrás, pouco antes do Big Bang, o enorme universo cheio de galáxias que conhecemos hoje estava contido dentro de um ponto minúsculo, denso e extremamente quente. De repente, começou a se expandir rapidamente mais rápido que a velocidade da luz em uma explosão cataclísmica. O universo cresceu de um tamanho subatômico para o de uma bola de golfe em uma fração incompreensivelmente curta de um segundo.
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Este primeiro instante de expansão, conhecido como inflação cósmica, explica por que o universo é relativamente uniforme (galáxias que se formaram como o universo resfriado, por exemplo, parece estar espalhado uniformemente até onde o telescópio pode ver) e também explica as sementes da densidade. que deu origem à estrutura do universo.
É uma boa história, mas por décadas depois que os físicos a propuseram, nossa evidência foi limitada. Nosso principal meio de estudar o Big Bang - a fraca radiação que sobrou da explosão, chamada de fundo cósmico de microondas (CMB) - data cerca de 380 mil anos depois, em vez do momento em si.
Uma nova evidência significativa emergiu esta manhã, quando um grupo de cientistas liderados pelo astrônomo John Kovac, do Centro de Astrofísica Harvard-Smithsonian, anunciou que eles encontraram evidências indiretas de ondas gravitacionais - mínimas distorções no campo gravitacional do universo - que foram desencadeada durante a inflação, uma pequena fração de segundo após o Big Bang. Se a descoberta estiver correta, as ondas servem como confirmação da inflação.
"A inflação é o 'estrondo' do Big Bang", diz o físico teórico Alan Guth, que propôs a teoria da inflação cósmica em 1979. "É o mecanismo que levou o universo a entrar neste período de expansão gigantesca".
Vários físicos que não estiveram envolvidos na pesquisa tiveram a oportunidade de avaliar os dados brutos e concordam com a análise. "É muito provável que isso seja real", diz Avi Loeb, físico teórico do Harvard-Smithsonian Center, observando que os pesquisadores passaram três anos analisando os dados para eliminar qualquer chance de erro.
Robert W. Wilson, que dividiu o Prêmio Nobel de Física em 1978 por sua descoberta do fundo de microondas cósmico, concorda e acredita que, se confirmado, o trabalho é quase certo para ganhar um Prêmio Nobel. Loeb diz que a descoberta seria uma das descobertas físicas mais importantes dos últimos 15 anos - maior do que a descoberta do bóson de Higgs.
Durante a inflação, mostrada na extrema esquerda, o universo expandiu em muitas ordens de grandeza em uma fração de segundo. (Imagem via NASA) A presença de ondas gravitacionais detectáveis - muitas vezes referidas como "ondulações no tecido do espaço-tempo" - é prevista pela teoria da inflação. Flutuações pré-existentes na força da gravidade em escala microscópica, diz Guth, teriam sido esticadas pela inflação, produzindo ondas macroscópicas.
A natureza exata das ondas depende do exato momento em que a inflação ocorreu. "Esta detecção não está apenas indicando que a inflação ocorreu", diz Loeb, "mas também nos dizendo quando ocorreu": 10 -34 (um ponto decimal seguido por 33 zeros e depois um) segundos após o início do Grande Bang
O grupo de pesquisa, que também incluía Clement Pryke, da Universidade de Minnesota, Jamie Bock, da Caltech e Chao-Lin Kuo, de Stanford, não encontrou ondas gravitacionais, mas evidência indireta deles, na forma de um padrão especial de polarização causada pelas ondas no fundo cósmico de microondas. "Nossa equipe buscava um tipo especial de polarização chamado modos B, que representa um padrão de torção ou ondulação nas orientações polarizadas da luz antiga", disse Bock em comunicado à imprensa.
Os pesquisadores coletaram esses dados usando o telescópio BICEP2, estacionado na Antártida, onde o ar frio e seco limita a interferência da atmosfera da Terra no fraco sinal cósmico de fundo de microondas. O BICEP2 é um dos conjuntos de telescópios idênticos que procuram essa assinatura, chamada Keck Array. Há também o Telescópio do Pólo Sul adjacente, que relatou dados que indicaram a presença de polarização no modo B no CMB no verão passado. Esse instrumento, no entanto, não foi projetado para detectar a polarização na escala produzida pelas ondas gravitacionais, então provavelmente resultou da interferência de galáxias distantes que o CMB passou antes de atingir a Terra.
O Telescópio BICEP-2 (o prato branco à direita), juntamente com o Telescópio do Pólo Sul (à esquerda). (Imagem via projeto BICEP-2) Ainda não está totalmente claro que a equipe do BICEP2 tenha detectado a polarização no modo B, que é de fato uma prova definitiva das ondas gravitacionais. Mais uma confirmação precisará vir de dados coletados pelo Planck Satellite, da Agência Espacial Européia (que está observando o fundo de microondas cósmico em um ângulo muito mais amplo), que deverá ser lançado no final do verão.
Se for verdade, porém, a descoberta seria um longo caminho para ratificar a teoria da inflação. "A presença dessa polarização, induzida pelas ondas gravitacionais, é a última grande coisa prevista pela inflação", diz Wilson. "Isso dá a você mais confiança de que este é realmente o cenário correto."
Também refletiria algo verdadeiramente surpreendente: a evidência mais antiga que temos de absolutamente qualquer coisa.
"Você não pode usar o fundo cósmico de microondas para descobrir o que aconteceu no início do universo", diz Loeb. Nos primeiros 380.000 anos, as ondas eletromagnéticas que formam o CMB não podiam passar livremente pelo espaço. "Se podemos olhar para as ondas gravitacionais, podemos voltar ao início".
