Um padrão estranho é visível na imagem do Universo primitivo obtido pelo telescópio Planck: as flutuações de temperatura na parte do céu à direita da linha cinza são mais fortes do que na parte esquerda da linha
Se nosso universo colidisse com um vizinho no momento de seu crescimento acentuado no primeiro segundo de existência, essa colisão deixaria uma marca. E
Matthew Kleban acredita que ele está observando exatamente essa trilha nas fotografias mais detalhadas existentes do início do Universo. A imagem do satélite
confirma a conclusão da foto anterior: metade do espaço jovem era mais grossa que a outra.
Como não há outras informações suficientes sobre o que aconteceu nos primeiros momentos da existência do Universo, Kleban, juntamente com dezenas de cosmólogos-teóricos, está tentando reunir a história da origem do espaço com base em uma nova pista granulada.
Matthew Kleban, professor associado de física da Universidade de Nova York e estudante Marjorie Shillo discutem a colisão de duas bolhas do universo"Quando eles se chocaram, surgiu uma onda de choque que se espalhou por todo o nosso universo", disse Kleban. Essa onda - se é exatamente isso que a imagem mostra - serviria como prova da hipótese do multiverso, a ideia bem conhecida, mas não comprovada, de que nosso Universo é apenas um dentre um número infinito de universos que surgem em um vasto vácuo.
A maioria dos cosmólogos acredita que essa trilha pode ser falsa.
"Este é um jogo de alto risco", disse
Mark Camionkowski , professor de física e astronomia da Universidade. John Hopkins, que propôs vários novos modelos do Big Bang, explicando a assimetria entre as duas metades do espaço. "Gostaríamos de saber ainda mais sobre a origem do universo, mas a natureza não nos dá muitas pistas." A assimetria "pode vir a ser um desvio estatístico", diz Kamionkowski, "ou pode ser apenas a ponta do iceberg".
Todo mundo vai julgar o tempo ou testes complicados.
A assimetria do nosso Universo é traçada na radiação relíquia - o brilho residual remanescente do momento em que o Universo se tornou transparente 380.000 anos após o Big Bang. A névoa de partículas carregadas, que até então preenchiam o espaço, esfriava o suficiente para condensar em átomos neutros e liberava luz que podia viajar pela primeira vez sem impedimentos. Nos últimos anos, o satélite Planck da Agência Espacial Européia coletou uma imagem de 50 megapixels dessa luz vinda de todos os lados, e cada fóton recebido possui uma temperatura registrada na qual foi emitida 13 bilhões de anos atrás.
Os cosmólogos acreditam que as flutuações quânticas dos tempos do Big Bang se estenderam durante o crescimento exponencial, conhecido como inflação, e se transformaram em lugares quentes e frios que serviam como sementes de galáxias e vazios.
A radiação da relíquia mostra que a temperatura no universo de 380.000 anos era quase uniforme e se desviava da média em apenas 1 parte de 100.000.Pensa-se que áreas relativamente frias e quentes - as sementes de futuras galáxias e vazios - vieram de flutuações quânticas, aleatórias rajadas de energia amplificadas durante o crescimento exponencial no primeiro momento da existência do universo, conhecido como inflação.
Os cosmologistas querem rastrear esse processo de volta à causa de sua ocorrência.
Na ausência de idéias sobre como a física funciona no estado extremamente quente e comprimido que existia no Universo recém-nascido, os físicos usam o "modelo de brinquedo" do evento: o campo de inflação, que preenche todo o espaço, entrou em um estado instável após cerca de 10 a
36 s após o Big Bang, o que levou a um inchaço espacial de 10
78 vezes, após o qual o campo de inflação se estabilizou novamente após 10 a
30 s. De acordo com esse modelo, o cosmo deveria se esticar uniformemente e se transformar em uma distribuição uniforme e aleatória de áreas quentes e frias no CMB. Mas os dados refutam essa opinião.
"Por um lado, as manchas quentes e frias são mais quentes e frias do que por outro", explica Kamionkowski.
A
sonda de anisotropia de microondas de Wilkinson , ou WMAP, descobriu pela primeira vez evidências de que as flutuações em uma metade da CMB são mais fortes que a outra em 2007. Mas então isso pode ser atribuído a um erro de medição. O mapa de Planck reforçou essa evidência e mostrou flutuações em mais detalhes, o que permitiu que os físicos abandonassem várias explicações e apresentassem várias outras.
A assimetria das flutuações de temperatura do Universo, bem como a diferença topográfica nos territórios dos Estados Unidos, são mais bem vistas nas maiores escalas. Um metro quadrado de terra no Colorado não é muito montanhoso do que um metro quadrado em Indiana, mas com o aumento das montanhas e vales do Colorado se tornam muito mais visíveis. "Uma parte do céu pode ser imaginada como Indiana e a outra como Colorado", diz Donghu Jong, Ph.D. do grupo Kamionkowski. - Essas flutuações são muito estranhas. É difícil imaginar por que eles surgiram. "
Alguns cosmólogos acreditam que este é um desvio estatístico. As chances de tal assimetria aparecer acidentalmente no nascimento do Universo variam de 0,1% a 1% - aproximadamente as mesmas chances de uma moeda lançada caírem oito vezes seguidas.
"Se eu investisse dinheiro, apostaria em flutuações", disse
Sean Carroll , cosmologista do Instituto de Tecnologia da Califórnia. - Mas o ponto é que não estamos jogando por dinheiro. Se essa informação nos diz algo sobre o universo primitivo, pode ser extremamente importante ".
Os cosmologistas já apresentaram várias teorias concorrentes que explicam como os eventos durante e imediatamente após o Big Bang podem criar essa assimetria.
Poucas pessoas acreditam que o modelo de brinquedo, no qual o campo da inflação apareceu repentinamente, pode explicar completamente o que deu origem ao universo. Esse campo pode vir a ser uma das dimensões adicionais reduzidas do espaço, que a hipotética “teoria de tudo” nos diz, a teoria das cordas, na qual, muito provavelmente, deve haver vários campos inflacionários. Em um
trabalho no arXiv.org,
John MacDonald , um cosmologista da Universidade de Lancaster, na Grã-Bretanha, mostrou que um modelo de dois campos pode explicar a assimetria da radiação relíquia se o segundo campo
curvatônico decair no final da inflação e após a formação de matéria escura.
Como outra explicação dada
em um artigo para a revista Physical Review D, Kamionkowski e colegas calcularam que a assimetria poderia surgir de variações em certos parâmetros cosmológicos em diferentes lugares do universo. Um dos modelos mais prováveis, que descreve uma mudança de 6% no parâmetro de um extremo ao outro do universo, "está de acordo com as observações", disse Kamionkowski. O parâmetro pode estar ligado a vários defeitos no espaço-tempo, os quais, segundo algumas teorias, podem se tornar catalisadores da inflação.
Ou, como Kleban e seus colegas mostram em um
artigo publicado na
Physical Review D e em seu próximo trabalho, a assimetria pode aparecer como resultado de uma forte colisão de dois universos ou dois pontos do nosso universo. Na hipótese do multiverso, as bolhas geralmente devem surgir próximas umas das outras e colidir. As bolhas também são capazes de colidir durante a expansão em torno de uma dimensão espacial distorcida (pode-se imaginar um círculo crescendo na superfície de um cilindro). Essa colisão poderia desencadear a inflação.
Se a onda de choque de tal colisão puder ser vista na radiação relíquia, isso será uma evidência clara a favor da teoria do multiverso, diz Kleban. Mas, muito provavelmente, a borda da onda de choque desapareceu no horizonte da parte observável do Universo, deixando para trás, como se fosse um navio que passasse, turbulência leve. No mapa de Planck, os restos esticados desse traço podem ser representados.
Esses resíduos "afetarão as maiores estruturas que observamos", disse Kleban. Deveriam ter aumentado de tamanho com a expansão do Universo, o que deveria ter levado a um efeito semelhante às diferenças topográficas entre Colorado e Indiana.
Como cada modelo de inflação subsequente fornece suas previsões sobre a direção da polarização da luz antiga, um novo “mapa de polarização” da CMB ajudará a escolher o caminho correto dentre as hipóteses. Por enquanto, os teóricos precisam ajustar suas teorias do Big Bang aos dados disponíveis. "Sempre haverá coisas não comprováveis devido à falta da tecnologia certa", disse Kleban. "Você apenas tem que fazer tentativas e tentar o seu melhor."