A matéria escura pode ter existido antes do Big Bang, conclui estudo: WebCuriosos
Caso a matéria escura não parecesse misteriosa o suficiente, um novo estudo propõe que poderia ter surgido antes o Big Bang.
O pensamento convencional diz que o Big Bang foi o começo de tudo – matéria, matéria escura, espaço, energia, tudo isso. Após o evento em si, o Universo passou por um período de inflação cósmica, que viu seu tamanho aumentar por um fator de 10 septilhões em uma fração insondável de segundo.
Mas algumas teorias sugerem que este período de inflação ocorreu realmente antes do que chamamos de Big Bang. E agora, físicos da Universidade do Texas (UT) em Austin propuseram que a matéria escura se formou durante este breve período.
A equipe chama o novo modelo de inflação quente via congelamento ou WIFI. Basicamente, as partículas de matéria escura seriam criadas a partir de minúsculas interações entre a radiação e as partículas num “banho térmico” quente durante o período de inflação.
“O que é único no nosso modelo é que a matéria escura é produzida com sucesso durante a inflação”, diz Katherine Freese, astrofísica teórica da UT Austin.
“Na maioria dos modelos, tudo o que é criado durante a inflação é então 'inflado' pela expansão exponencial do Universo, até ao ponto em que não resta essencialmente nada.”
Pensa-se que antes do Big Bang, a totalidade do Universo existia numa singularidade, um ponto de densidade infinita onde o espaço-tempo é infinitamente curvado. Mas as leis conhecidas da física falham completamente aí, por isso alguns físicos propõem que uma época diferente precedeu o Big Bang, em vez de uma singularidade.
Este poderia ser o colapso de um universo anterior, como no modelo Big Bounce – ou poderia ser inflação cósmica. Esta fase durou apenas nonilionésimos de segundo, e a energia foi transferida para a matéria e a luz para se tornar o que chamamos de Big Bang.
A partir daí, o cenário está montado para o Universo evoluir conforme descrito pela relatividade geral.
Os autores do novo estudo não são os primeiros a sugerir que a inflação cósmica é anterior ao Big Bang. Eles nem são os primeiros a sugerir que a matéria escura surgiu durante esta época. O que é novo é o mecanismo de produção da matéria estranha, em quantidades que se alinham com as observações astronômicas.
Inflação quente (o 'WI' no novo modelo WIFI) é uma ideia existente que sugere que a radiação é produzida enquanto ocorre a expansão exponencial. Isso cria uma espécie de banho termal, permitindo que ocorram interações minúsculas, mas importantes.
O motor da inflação cósmica ainda é desconhecido, mas o substituto é um campo de partículas hipotéticas chamadas ínflatons, semelhante ao famoso bóson de Higgs. No cenário de inflação quente, este campo de ínflaton perderia parte da sua energia devido à radiação no banho termal.
A partir daí, a radiação produz partículas de matéria escura através de um processo chamado congelamento UV (há o ‘FI’ em WIFI). Essencialmente, a matéria escura nunca atinge o equilíbrio com o banho, e a temperatura desse banho permanece abaixo de um certo limite.
De acordo com os cálculos da equipa, este mecanismo produz matéria escura suficiente para dar conta da quantidade que as observações astronómicas nos dizem que existe.
Isso não significa que o mistério esteja resolvido, é claro. É apenas uma hipótese entre muitas, incluindo a de que a matéria escura surgiu mais tarde no seu próprio “Dark Big Bang”.
Por enquanto, o modelo WIFI não pode ser verificado diretamente, mas pelo menos parte dele poderá ser verificado em breve. Próximos estudos sobre a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, como CMB-S4poderia colocar à prova a ideia de uma inflação quente.
“Se observações futuras confirmarem que a inflação quente é o paradigma correto, isso fortaleceria significativamente o argumento de que a matéria escura está sendo produzida conforme descrito em nossa estrutura”, diz A física da UT Gabriele Montefalcone, coautora do estudo.
A pesquisa foi publicada na revista Cartas de revisão física.
