Estudo tenta descobrir por que a distribuição da matéria no universo é desigual

Pesquisadores liderados por um cosmologista do Observatório Astronômico Nacional do Japão (NAOJ) estão usando um supercomputador gigante para criar simulações do universo que levam a um retrocesso até o primeiro instante após o Big Bang. O estudo tem como objetivo entender como o período de inflação cósmica resultou em um universo com distribuição desigual de matéria. Para isso, 4.000 versões do cosmos foram simuladas.

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Embora o Big Bang seja sustentado por evidências científicas, ainda há problemas que ficam sem respostas. Uma das ideias propostas para complementar o Big Bang é a teoria da era inflacionária, que postula um período em que o universo se expandiu a uma velocidade que aumentou exponencialmente, antes da formação das primeiras estrelas e galáxias. Essa hipótese tem sido bem aceita na comunidade científica, mas os pesquisadores do NAOJ querem entender como foi exatamente esse período inflacionário.

O universo atual tem variações de densidade em sua distribuição de matéria. Isso significa que há algumas regiões manchas ricas em galáxias e outras relativamente “vazias”. Isso não faz muito sentido se, durante o Big Bang, a energia se expandiu a partir de uma singularidade para todas as direções. Uma hipótese para essa distribuição desigual de matéria é que, na época do Big Bang, já havia flutuações quânticas aleatórias na energia existente antes da formação da matéria que conhecemos. Assim, quando o universo se expandiu, essas flutuações teriam se expandido também.

Isso significa que, no universo bem inicial, os pontos mais densos em energia se estenderem durante a inflação, resultando em regiões de maior densidade do que as áreas em seus arredores. Então, quando as estrelas se formaram, as galáxias se aglomeraram gravitacionalmente ao longo desses filamentos “esticados” de densidade. O problema é que as interações gravitacionais são complexas, de modo que é muito difícil tentar retroceder a este período inflacionário para entender como o universo era antes dele.

Por isso os pesquisadores desenvolveram um método de reconstrução virtual, com o supercomputador ATERUI II do NAOJ para criar 4.000 versões do universo inicial, todas com flutuações de densidade ligeiramente diferentes. Então, eles fizeram com que esses universos virtuais passassem por seus períodos inflacionários e, em seguida, testaram para ver se era possível levá-los de volta aos seus pontos de partida originais. Eles descobriram que um método de reconstrução pode “reduzir os efeitos gravitacionais nas distribuições de galáxias observadas”, disseram, “permitindo extrair as informações das condições iniciais do nosso universo de uma forma eficiente".

De acordo com a equipe, essa reconstrução já foi aplicada a dados de galáxias existentes em nosso universo, mas o novo estudo revelou que a mesma técnica pode funcionar para o período de inflação do universo também. Agora, o método de reconstrução poderá ser aplicado às observações da teia cósmica, que são filamentos de matéria pelos quais as galáxias se distribuem. Se eles forem capazes de reconstruir essas estruturas até a época inflacionária, algumas respostas sobre o que levou essa matéria a ser distribuída da forma que vemos poderão ser obtidas.

Fonte: Space.com