Tradução: Alisson Souza
21 de agosto de 2018
Hot spots: os dados do Planck CMB contêm evidências de uma cosmologia cíclica? (Cortesia: ESA e a Colaboração Planck)
Pontos quentes inesperados no fundo cósmico de microondas (CMB) poderiam ter sido produzidos por buracos negros evaporando antes do Big Bang. Assim diz um trio de cientistas liderados pelo físico matemático Roger Penrose em um artigo apresentando novas evidências de que nosso universo é apenas um estágio em um ciclo potencialmente infinito de extinção cósmica e renascimento. Outros pesquisadores, no entanto, continuam céticos de que o fundo de microondas realmente contenha sinais de um "aeon" anterior.
De acordo com a cosmologia padrão, o universo passou por uma expansão muito breve, mas excepcionalmente intensa logo após o Big Bang. Esse período de "inflação" teria eliminado quaisquer irregularidades na estrutura do universo primitivo, levando ao cosmos muito uniforme que observamos ao nosso redor.
No entanto, Penrose, baseado na Universidade de Oxford, desenvolveu uma teoria rival conhecida como "cosmologia cíclica conformada" (CCC), que postula que o universo se tornou uniforme antes, e não depois, do Big Bang. A ideia é que o universo circule de um aeon para o próximo, cada vez começando infinitamente pequeno e ultra-suave antes de se expandir e gerar aglomerados de matéria. Essa matéria acaba sendo sugada por buracos negros supermassivos, que a longo prazo desaparecem emitindo continuamente radiação de Hawking. Este processo restaura a uniformidade e prepara o terreno para o próximo Big Bang.
Perdendo massa
O CCC encontrou ceticismo de muitos cosmologistas desde que foi apresentado em 2005, até porque a combinação de um universo infinitamente grande em um eon com um infinitamente pequeno no próximo requer que todas as partículas percam sua massa quando o universo se tornar muito antigo. No entanto, em 2010, Penrose e Vahe Gurzadyan, do Instituto de Física de Yerevan, na Armênia, afirmaram ter encontrado evidências para apoiar a CCC na forma de anéis de temperatura uniforme dentro da CMB. Esses anéis, dizia a idéia, seriam a assinatura em nosso aeon de ondas gravitacionais esfericamente emitidas, geradas pela colisão de buracos negros no aeon anterior.
O par encontrou esses anéis em dados da Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) da NASA, enquanto ao mesmo tempo alegou que eles não viram tal padrão em (padrão) simulações do CMB que eles tinham realizado. Outros grupos, no entanto, argumentaram que simulações de fato continham anéis - uma vez que eles foram modificados para levar em conta a distribuição de pontos quentes e frios em várias escalas angulares que são vistas no CMB real e que são preditas pela física inflacionária.
Implacável, Penrose publicou agora um tipo diferente de evidência em apoio ao CCC. Em vez de anéis de temperatura quase uniforme, ele identificou os patches dentro do CMB que são muito mais quentes que a região circundante. A idéia é que esses pontos quentes podem ser devidos à radiação (principalmente eletromagnética) emitida durante a evaporação Hawking de buracos negros supermassivos no aeon anterior.
Pontos Hawking
No entanto, Penrose, baseado na Universidade de Oxford, desenvolveu uma teoria rival conhecida como "cosmologia cíclica conformada" (CCC), que postula que o universo se tornou uniforme antes, e não depois, do Big Bang. A ideia é que o universo circule de um aeon para o próximo, cada vez começando infinitamente pequeno e ultra-suave antes de se expandir e gerar aglomerados de matéria. Essa matéria acaba sendo sugada por buracos negros supermassivos, que a longo prazo desaparecem emitindo continuamente radiação de Hawking. Este processo restaura a uniformidade e prepara o terreno para o próximo Big Bang.
Perdendo massa
O CCC encontrou ceticismo de muitos cosmologistas desde que foi apresentado em 2005, até porque a combinação de um universo infinitamente grande em um eon com um infinitamente pequeno no próximo requer que todas as partículas percam sua massa quando o universo se tornar muito antigo. No entanto, em 2010, Penrose e Vahe Gurzadyan, do Instituto de Física de Yerevan, na Armênia, afirmaram ter encontrado evidências para apoiar a CCC na forma de anéis de temperatura uniforme dentro da CMB. Esses anéis, dizia a idéia, seriam a assinatura em nosso aeon de ondas gravitacionais esfericamente emitidas, geradas pela colisão de buracos negros no aeon anterior.
O par encontrou esses anéis em dados da Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) da NASA, enquanto ao mesmo tempo alegou que eles não viram tal padrão em (padrão) simulações do CMB que eles tinham realizado. Outros grupos, no entanto, argumentaram que simulações de fato continham anéis - uma vez que eles foram modificados para levar em conta a distribuição de pontos quentes e frios em várias escalas angulares que são vistas no CMB real e que são preditas pela física inflacionária.
Implacável, Penrose publicou agora um tipo diferente de evidência em apoio ao CCC. Em vez de anéis de temperatura quase uniforme, ele identificou os patches dentro do CMB que são muito mais quentes que a região circundante. A idéia é que esses pontos quentes podem ser devidos à radiação (principalmente eletromagnética) emitida durante a evaporação Hawking de buracos negros supermassivos no aeon anterior.
Pontos Hawking
Penrose diz que, embora originalmente muito frágil, essas emissões teriam se concentrado em nosso próprio aeon em pontos com enormes quantidades de energia que ele e seus colegas chamam de pontos de Hawking. Essa concentração acontece, explica ele, porque “o universo perde a noção do tamanho da transição entre os éons”. Os pontos de Hawking teriam se estendido durante o início do universo, formando manchas circulares com um diâmetro no céu cerca de cinco vezes maior do que a da Lua.
Em uma pré-impressão recentemente enviada ao servidor arXiv, Penrose e dois colegas - Daniel An do SUNY Maritime College nos EUA e Krzysztof Meissner na Universidade de Varsóvia na Polônia - relatam vasculhar dados da CMB a partir do satélite Planck da Agência Espacial Européia para pontos quentes de vários tamanhos e analisando a rapidez com que a temperatura de microondas cai em torno deles em comparação com os pontos em 1000 mapas simulados do CMB. Eles descobriram que dentro e ao redor de pequenos pontos, nem um único mapa simulado tinha gradientes de temperatura maiores do que o cosmos real - com as variações de temperatura no último caso sendo cerca de uma ordem de magnitude maior (cerca de 3 × 10-4 K) do que o CMB média.
Forte apoio
Em uma pré-impressão recentemente enviada ao servidor arXiv, Penrose e dois colegas - Daniel An do SUNY Maritime College nos EUA e Krzysztof Meissner na Universidade de Varsóvia na Polônia - relatam vasculhar dados da CMB a partir do satélite Planck da Agência Espacial Européia para pontos quentes de vários tamanhos e analisando a rapidez com que a temperatura de microondas cai em torno deles em comparação com os pontos em 1000 mapas simulados do CMB. Eles descobriram que dentro e ao redor de pequenos pontos, nem um único mapa simulado tinha gradientes de temperatura maiores do que o cosmos real - com as variações de temperatura no último caso sendo cerca de uma ordem de magnitude maior (cerca de 3 × 10-4 K) do que o CMB média.
Forte apoio
De acordo com Penrose, essa disparidade entre dados reais e simulados fornece forte apoio à CCC sobre a inflação. “Nós certamente acolhemos as tentativas de explicar essas observações em termos de modelos atualmente aceitos”, diz ele, “mas achamos que isso será difícil, a menos que surjam idéias radicalmente novas”.
No universo de Penrose
Alguns outros físicos, no entanto, permanecem não convencidos. James Zibin, da Universidade da Colúmbia Britânica, no Canadá, ressalta que os cientistas têm examinado a CMB há anos e não encontraram evidências de pontos particularmente quentes (embora tenham identificado uma mancha fria anômala). Ele também avalia que Penrose e seus colegas falharam em explicar o efeito “olhar em outro lugar”, argumentando que eles encontraram os pontos mais quentes do real em oposição aos dados simulados em apenas 2 dos 40 testes (focando em diferentes tamanhos de pontos e cada vez) as chances de ter sido vítima de um acaso estatístico caiu de 1 em 1000 para 1 em 50.
Douglas Scott, um colega de Zibin na Colúmbia Britânica, também é cético. Descrevendo o artigo como “muito confuso e difícil de seguir”, ele é cauteloso com o que vê como uma série potencialmente interminável de tentativas de encontrar características incomuns no CMB. “Obviamente, se alguém pudesse mostrar que algum padrão específico no céu das microondas era uma prova de que o universo passou por uma série de ciclos, isso seria espetacularmente excitante”, diz ele. "Mas este artigo está muito aquém de fazer isso."
Douglas Scott, um colega de Zibin na Colúmbia Britânica, também é cético. Descrevendo o artigo como “muito confuso e difícil de seguir”, ele é cauteloso com o que vê como uma série potencialmente interminável de tentativas de encontrar características incomuns no CMB. “Obviamente, se alguém pudesse mostrar que algum padrão específico no céu das microondas era uma prova de que o universo passou por uma série de ciclos, isso seria espetacularmente excitante”, diz ele. "Mas este artigo está muito aquém de fazer isso."
Edwin Cartlidge é um escritor de ciência baseado em Roma
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