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Físico brasileiro mostra como descartar teoria do Big Bang

Com informações da Agência Fapesp -  13/11/2017

Tem havido uma série de tentativas para eliminar o Big Bang da teoria cosmológica. [Imagem: NASA/Dana Berry]

Universo com ricochete

Muito embora a teoria do Big Bang seja, nas últimas cinco décadas, o conjunto de ideias mais conhecido - e mais aceito - para explicar o início e a evolução do Universo, ainda assim não é exatamente consenso entre os cientistas.

"Para mim, o Big Bang não existiu", afirma o físico Juliano César Silva Neves, da Unicamp, que faz parte de um grupo de pesquisadores que ousa pensar fora da caixa e imaginar uma origem diferente para o Universo.

Para descartar a grande explosão, Juliano desafia a ideia de um "início dos tempos" e reinsere no cenário cosmológico a possibilidade de que a fase de expansão atual do Universo foi precedida por uma fase de contração, o que elimina a necessidade da existência de uma singularidade cosmológica no início dos tempos - o próprio Big Bang.

Se isso for verdade, pode ser que a mudança de uma fase de contração para outra de expansão não tenha destruído todo e qualquer vestígio da fase anterior. "Quem sabe não existam vestígios de buracos negros na atual fase de expansão que datam da fase de contração anterior e que passaram incólumes pelo gargalo do ricochete?", sugere o físico.

Outra tentativa de deixar o Big Bang para trás encara o surgimento do Universo a partir de uma sopa primordial. [Imagem: TU Vienna]

Buracos negros regulares

É justamente nos buracos negros que Juliano situa o ponto de partida de suas investigações a respeito do que chama "Universo com ricochete", de contração seguida por expansão.

"A inspiração do Universo com ricochete veio de um truque matemático para evitar a formação de singularidades em um buraco negro. Há duas formas de singularidade no Universo. Uma foi a suposta singularidade cosmológica, ou o Big Bang, e a outra se esconde atrás do horizonte de eventos dos buracos negros," explica.

As singularidades se encontram no centro dos buracos negros, escondidas atrás do horizonte de eventos, uma espécie de "membrana" que indica o ponto de não retorno, a partir do qual nada escapa ao destino inexorável de ser engolido e destruído pela singularidade - vale lembrar que a singularidade destrói as leis conhecidas da física também.

"Mas nem todos os buracos negros precisam ter singularidades em seu interior, pelo menos não em tese. No interior dos chamados buracos negros regulares não há singularidade", disse Juliano.

Os chamado buracos negros regulares emergiram na teoria em 1968, quando o físico norte-americano James Bardeen usou um truque matemático para modificar a solução das equações da Relatividade Geral que descrevem os buracos negros. O artifício consistiu em considerar a massa do buraco negro não mais uma constante, como ocorria até então, mas como uma função que depende da distância até o centro do buraco negro.

"O que define um buraco negro não é a singularidade, mas sim o horizonte de eventos. Fora do horizonte de eventos de um buraco negro regular não há grandes mudanças, mas em seu interior as alterações são profundas. Há um espaço-tempo diferente que evita a formação da singularidade. Buracos negros regulares são permitidos, pois não violam a Relatividade Geral. O conceito não é novo e vem sendo bastante retomado nas últimas décadas", disse Juliano.

A teoria do Universo Holográfico também está no páreo, ganhando cada vez mais a atenção dos físicos. [Imagem: Ephraim Brown]

Universo cíclico

Se a inserção de um truque matemático nas equações da Relatividade Geral impede a formação de singularidades nos buracos negros regulares, serão então que não seria possível criar um artifício similar para eliminar a singularidade por excelência, o próprio Big Bang?

É justamente esse truque matemático que Juliano está propondo.

Ele introduziu nas soluções das equações da Relatividade Geral que descrevem a geometria do cosmo um "fator de escala", que faz com que a taxa de expansão do Universo não dependa só do tempo, como na cosmologia padrão, mas também da escala cosmológica.

Quando o truque matemático do fator de escala é usado para uma interpretação da realidade, a singularidade cosmológica - o Big Bang - simplesmente deixa de existir. Ou, pelo menos, deixa de ser uma condição necessária para o cosmo iniciar a expansão que se verifica hoje.

"A eliminação da singularidade ou Big Bang recoloca o Universo com ricochete no cenário teórico da Cosmologia. A inexistência de uma singularidade no início dos tempos abre a possibilidade de que vestígios de uma fase de contração anterior possam ter resistido à mudança de fase e permaneçam na fase atual de expansão do Universo," reafirma Juliano.

Verificação

Por mais bela e inspiradora que seja uma teoria ou uma hipótese, contudo, elas valem pouco se não puderem ser verificadas. Como testar a hipótese de que este nosso Universo possa ter surgido não de um Big Bang, mas de um ricochete de um Universo anterior?

"Buscando vestígios de eventos da fase de contração que poderiam permanecer na fase atual, de expansão. Quais? Candidatos são vestígios de buracos negros de uma fase anterior de contração universal e que possam ter sobrevivido ao ricochete," disse Juliano. "Hoje sabemos que a Teoria da Relatividade Geral permite, pelo menos em tese, uma cosmologia não singular, sem o Big Bang."

Bibliografia:

Bouncing cosmology inspired by regular black holes
Juliano César Silva Neves
General Relativity and Gravitation
Vol.: 49:124
DOI: 10.1007/s10714-017-2288-6