Se uma nova teoria for verdadeira, o universo pode não ter começado com o Big Bang.
Na nova formulação, o universo nunca foi uma singularidade, ou um ponto infinitamente pequeno e denso. Na verdade, o universo pode nunca ter tido um início.
“Nossa teoria sugere que a idade do universo poderia ser infinita”, disse o co-autor Saurya Das, um físico teórico da Universidade de Lethbridge, em Alberta, no Canadá.
O novo conceito também poderia explicar o que a matéria escura – a misteriosa substância invisível que compõe a maior parte da matéria no universo – na verdade é, Das acrescentou.
Big Bang sob dúvida
De acordo com a teoria do Big Bang, o universo nasceu cerca de 13,8 bilhões anos atrás. Toda a matéria que existe hoje já foi esmagada em um ponto infinitamente pequeno, denso e ultra-quente chamado de singularidade. Esta pequena bola de fogo, em seguida, explodiu e deu origem ao universo primordial.
A singularidade sai da matemática da teoria da relatividade geral, que descreve como a massa deforma o espaço-tempo, e outra equação (chamada equação de Raychaudhuri) de Einstein prevê se a trajetória de algo vai convergir ou divergir ao longo do tempo. Indo para trás no tempo, de acordo com essas equações, toda a matéria do universo era uma vez um único ponto – a singularidade do Big Bang.
Mas isso não é bem verdade. Na formulação de Einstein, as leis da física realmente quebram antes da singularidade ser atingida. Mas os cientistas tentam voltar ainda mais no tempo como se as equações da física ainda funcionassem, disse Robert Brandenberger, um cosmólogo teórico na Universidade McGill, em Montreal, que não esteve envolvido no estudo.
Existem outros problemas na física. As duas teorias mais dominantes, a mecânica quântica e a relatividade geral, são incompatíveis.
A mecânica quântica diz que o comportamento das partículas subatômicas é fundamentalmente incerto. Isso está em desacordo com a relatividade geral de Einstein, que é determinística, o que significa que uma vez que todas as leis naturais são conhecidas, o futuro está completamente determinado pelo passado, disse Das.
E nem uma das teorias explica o que é a matéria escura, uma forma invisível de matéria que exerce uma atração gravitacional sobre a matéria comum, mas não pode ser detectada pela maioria dos telescópios.
Das e seus colegas queriam uma forma de resolver pelo menos alguns desses problemas. Para fazer isso, eles olharam para um caminho mais velho de visualizar a mecânica quântica, chamado mecânica Bohmian. Nele, uma variável oculta governa o comportamento bizarro das partículas subatômicas. Ao contrário de outras formulações da mecânica quântica, ela fornece uma maneira de calcular a trajetória de uma partícula.
Usando este formulário antiquado da teoria quântica, os pesquisadores calcularam um pequeno termo de correção que pode ser incluído na teoria da relatividade geral de Einstein. Em seguida, eles descobriram o que poderia acontecer no tempo profundo.
O resultado? Na nova formulação, não existe qualquer singularidade, e o universo é infinitamente velho.
Uma forma de testar a teoria
Uma maneira de interpretar o termo de correção quântica em sua equação é que ela está relacionada com a densidade da matéria escura, disse Das.
Se assim for, o universo poderia estar cheio de um superfluido feito de partículas hipotéticas, tais como as partículas portadoras da gravidade conhecidas como grávitons, ou partículas ultra-frias, conhecidas como áxions, disse Das.
Uma maneira de testar a teoria é olhar para como a matéria escura é distribuída no universo e ver se ela combina com as propriedades do superfluido proposto, disse Das.
“Se nossos resultados combinarem, mesmo aproximadamente, isso é ótimo”, disse Das.
No entanto, as novas equações são apenas uma maneira de conciliar a mecânica quântica e a relatividade geral. Por exemplo, uma parte da teoria das cordas prevê que o universo já teve uma fase estática de longa duração, enquanto outras teorias preveem que houve um “salto” cósmico o universo antigiu um pequeno tamanho e, em seguida, começou a expandir, disse Brandenberg.
De qualquer maneira, o universo era uma vez muito, muito pequeno e quente.
“O fato de que há uma bola de fogo quente em tempos muito antigos: Isto é confirmado”, disse Brandenberg. “Quando você tenta voltar todo o caminho para a singularidade, é que surgem os problemas.”
A nova teoria foi explicada em um artigo publicado na revista Physical Letters B, e um outro artigo que está atualmente sob revisão por pares, que foi publicado na revista arXiv.
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