Estruturas complexas podem ter se formado em fração de segundo após o Big Bang

Estruturas complexas podem ter se formado em fração de segundo após o Big Bang

Por Danielle Cassita | Editado por Claudio Yuge | 01 de Abril de 2021 às 21h00
ESO/M. Kornmesser

Embora não seja possível observar diretamente como o universo era logo nos primeiros momentos após o Big Bang, é possível reconstruir esse período distante matematicamente — e foi isso que físicos das universidades de Göttingen e Auckland, da Alemanha e Nova Zelândia, respectivamente, fizeram: eles aprimoraram simulações computacionais para representar aquele momento, descobrindo que uma rede completa de estruturas pode ter se formado no primeiro trilionésimo de segundo após o Big Bang.

O modelo desenvolvido pelos pesquisadores incluiu pequenos aglomerados de energia que não pesavam mais que alguns gramas, e tinham apenas um milionésimo do tamanho de um próton. A energia dessas estruturas definiu o que se tornaria o universo hoje, com pequenas variações na estrutura original que, um dia, daria origem tanto a galáxias ou a grandes espaços vazios, dependendo da presença ou ausência de matéria.

As simulações mostraram o crescimento de estruturas pequenas e extremamente densas, logo após a etapa de expansão do universo primordial (Imagem: Reprodução/Jens Niemeyer, University of Göttingen)

As observações mostraram que o comportamento dessas estruturas é semelhante à distribuição das galáxias no universo atual — contudo, ao contrário do que vemos hoje, essas estruturas primordiais são tão pequenas que podem caber em volumes bem menores que partículas. Durante o estudo, eles conseguiram observar o desenvolvimento de regiões de maior densidade, que se mantêm unidas pela própria gravidade: “o espaço representado pela nossa simulação poderia caber um milhão de vezes em um próton", disse o Professor Jens Niemeyer, diretor do grupo de cosmologia da universidade.

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Segundo ele, a equipe realizou o que deve ser a maior simulação já feita da menor área do universo, que permite calcular de forma mais precisa como eram as propriedades do início de tudo. As estruturas das simulações teriam duração curta e, eventualmente, iriam “evaporar” em partículas elementais. Mesmo assim, traços dessa etapa podem ser identificados em experimentos futuros: “a formação dessas estruturas, além dos movimentos e interações, deve ter gerado um ruído de fundo para as ondas gravitacionais”, explica Benedikt Eggemeier, primeiro autor do estudo. A equipe acredita que a força dessas ondas podem ser medidas por instalações como aquelas do observatório LIGO.

Por outro lado, um resultado mais difícil de mensurar é a destruição dessas estruturas de energia. Caso essas estruturas sofram colapso dentro das condições necessárias, existe a possibilidade de pequenos buracos negros se formarem. Se isso realmente acontecer, as consequências poderiam ser observadas atualmente. “Se essas simulações preveem que buracos negros se formam e não os vemos, chegamos então a uma nova forma de testar modelos do universo ‘bebê’”, conclui o professor Richard Easther, um dos autores. Entrando ainda mais no campo teórico, as estruturas colapsadas podem ter papel importante para a matéria escura, a substância desconhecida que forma a maior parte da matéria que conhecemos no universo.

O artigo com os resultados do estudo foi publicado na revista Physical Review D.

Fonte: University of Göttingen, Universe Today

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