O universo vai colapsar em outro Big Bang? Estudo sugere que sim!

Um novo estudo explorou a ideia do Big Crunch: o hipotético fim do universo em um grande colapso, compactando a matéria até certo ponto para então ocorrer um novo Big Bang. A proposta já foi rebatida, mas uma nova pesquisa procura outros mecanismos pelos quais o Big Crunch pode acontecer.

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O debate em torno do Big Crunch é, na verdade, uma tentativa de explicar se o universo morrerá algum dia em um cemitério frio e escuro, ou se ele é cíclico. Na segunda opção, a expansão atual do cosmos, movida pela indecifrada energia escura, um dia chegaria ao limite e, portanto, a matéria voltaria a colapsar ao estado pré-Big Bang.

A hipótese do Big Bounce

Esse conceito, por vezes citada por Stephen Hawking, se tornou bastante popular há algumas décadas e tinha um raciocínio relativamente simples — um universo que para de expandir deve se tornar governado pela gravidade, que por sua vez levaria tudo ao um novo colapso.

Tal colapso resultaria em um ponto em que o universo voltaria a se expandir, continuando assim o ciclo potencialmente infinito de expansão e contração. Ou seja, se o Big Crunch for real, vivemos em um universo cíclico que se expande, se contrai e assim sucessivamente. Esse conceito é conhecido como Big Bounce.

Contudo, as descobertas recentes sobre o cosmos colocaram a ideia do Big Crunch em uma posição de menor destaque entre os assuntos prioritários dos cientistas. É que ela usa principalmente conceitos da Relatividade Geral e as observações em grande escala, enquanto outras coisas precisam ser consideradas, como a mecânica quântica.

Além disso, há outro problema: os astrônomos descobriram recentemente que o universo não está apenas se expandindo, mas que essa expansão está acelerando. Isso torna mais difícil assumir que, em algum momento, ele deixará de se expandir.

Hoje, os cientistas apostam mais fichas na ideia de um decaimento de vácuo, baseado em princípios quântica. Nela, os campos através dos quais as forças fundamentais da natureza — fraca, forte, eletromagnética e gravitacional — atuam deixariam de “funcionar” corretamente e poderiam se unificar.

Ainda assim, o Big Crunch é uma proposta atraente porque pressupõe um universo que não começou no Big Bang, mas sim de um ciclo anterior que se encerrou com um colapso da matéria. Em outras palavras, o Big Bang não precisaria mais de uma singularidade (um ponto não-dimensional de densidade infinita) para acontecer.

Mas como conciliar o Big Crunch com as descobertas recentes sobre o universo e, principalmente, a mecânica quântica? É nisso que uma dupla de físicos teóricos concentrou seus esforços para publicar um estudo examinando um modelo do universo onde a energia escura sempre desempenhou um papel.

Big Crunch volta ao jogo

Recentemente, algumas abordagens procuraram meios de conciliar a hipótese do Big Crunch com o universo que conhecemos hoje, como é o caso do modelo que se baseia na Teoria das Cordas, embora a Teoria das Cordas também não tenha sido comprovada até hoje. Agora, a dupla de autores do novo artigo busca outras soluções.

Eles queriam ver se a energia escura pode evitar uma singularidade no Big Bang, impulsionar a inflação cósmica e acelerar o universo nas proporções que observamos hoje. Evitar a singularidade inicial é uma boa ideia, pois os físicos não estão satisfeitos em trabalhar com um ponto de densidade infinita: preferencialmente, não existe “infinito” no universo.

No cenário proposto pela dupla, a energia escura impulsiona a expansão do universo até atingir um determinado tamanho, até a energia escura (um tipo de massa tão indecifrável quando a energia escura que teve grande papel na formação das galáxias) se transforma, forçando o universo a se contrair.

O cosmos então sofre uma grande crise, mas pouco antes de atingir o estado de densidade infinita, a energia escura volta a “funcionar”, levando a um novo período de inflação e em, seguida, a expansão, iniciando o ciclo novamente.

Eles encontraram um modelo de energia escura que preenchia os requisitos e colocaria o universo em um Big Bounce, mas, para isso, a matéria e a radiação não poderiam estar presentes no universo extremamente jovem. Caso contrário, a inflação (um estado em que o universo expandiu em taxas extraordinariamente altas) não poderia ocorrer.

Assim, no modelo do novo estudo, a matéria e a radiação tiveram que aparecer apenas após a inflação, em um momento em que uma porção da energia escura decaiu, inundando o universo com luz e matéria. Deste modo, os pesquisadores conseguiram demonstrar os mecanismos do Big Bounce, ao menos a princípio.

Contudo, eles não conseguiram encontrar uma classe de modelos existentes de energia escura que levassem sempre aos mesmos resultados, então tiveram que colocar um valor menor para a expansão atual do que a mecânica quântica prevê.

Essa solução pode parecer uma espécie de “gambiarra”, mas sem deixar de admitir suas limitações. Com isso, os autores esperam que a nova pesquisa seja um indicativo de que a ideia do Big Crunch não está morta, mas pode ter uma nova direção para futuros estudos. No entanto, ainda é preciso algum nível de ceticismo, já que a proposta do universo cíclico ainda é altamente especulativa.

O artigo está disponível no arXiv.org e ainda aguarda por revisão de pares.

Fonte: arXiv.org; Via: LiveScience