Detecção de ondas gravitacionais reforça teoria do Big Bang

Com informações do CFA/Harvard - 18/03/2014

Somente as ondas gravitacionais que percorreram o espaço durante a inflação cósmica poderiam ter deixado estas marcas, garantem os pesquisadores.
[Imagem: BICEP2 Collaboration]

Atualização - 04/02/15

A alegada descoberta anunciada na reportagem abaixo foi retratada pelos cientistas:

• Desmentida descoberta de ondas gravitacionais e inflação cósmica

Atualização - 24/06/14

O estudo que fundamentou esta notícia recebeu críticas e foi alterado pelos seus autores quando da publicação em uma revista científica.

Veja as implicações dessas alterações na reportagem:

• Descoberta sobre sinais do Big Bang é contestada

O conteúdo deste artigo não sofreu alterações.

Inflação cósmica

Quase 14 bilhões de anos atrás, o Universo explodiu em existência em um evento extraordinário chamado Big Bang.

Na primeira fração de segundo, ele expandiu-se exponencialmente, dobrando de tamanho 60 vezes em 10^-32 segundo - um evento chamado inflação cósmica.

Tudo isso, é claro, era apenas teoria - até agora.

Pesquisadores do observatório BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarisation), um radiotelescópio instalado no Pólo Sul, afirmam ter encontrado a "primeira evidência direta" para essa inflação cósmica.

Os resultados não foram ainda publicados em uma revista científica, só tendo sido avaliados pela própria equipe.

Mas, se estiverem corretos, são históricos, representando muito mais do que um embasamento para a teoria da inflação cósmica.

Os dados também representam a primeira demonstração de que as ondas gravitacionais realmente existem. Essas ondulações do espaço-tempo foram previstas por Albert Einstein, mas nunca foram detectadas diretamente.

Finalmente, os dados confirmam uma profunda conexão entre a mecânica quântica e a relatividade geral.

Isto porque, como a inflação cósmica é um fenômeno quântico, o fato de que ela tenha produzido ondas gravitacionais é uma demonstração de que a gravidade tem uma natureza quântica, da mesma forma que as demais forças da natureza.

"Detectar este sinal é um dos objetivos mais importantes da cosmologia atual. Um monte de trabalho, feito por um monte de gente, nos levou a este ponto," disse John Kovac, do Centro Harvard-Smithsoniano de Astrofísica, coordenador da colaboração BICEP2.

O radiotelescópio Bicep (direita), ao lado do Telescópio do Pólo Sul (esquerda).
[Imagem: Dana Hrubes]

Ondas gravitacionais

Os resultados foram obtidos a partir de observações da radiação cósmica de fundo feitas pelo radiotelescópio BICEP2.

A radiação cósmica de fundo (ou CMB, sigla de Cosmic Microwave Background) é um brilho fraco na faixa de micro-ondas que é tido como o eco do Big Bang.

Minúsculas flutuações nesse brilho primordial fornecem pistas para as condições existentes no Universo primitivo.

Por exemplo, pequenas diferenças de temperatura ao longo do céu, expressas como variações na radiação cósmica de fundo, mostram onde as partes do universo eram mais densas, eventualmente condensando em galáxias e aglomerados galácticos.

Como a radiação cósmica de fundo é uma forma de luz, ela exibe todas as propriedades da luz, incluindo a polarização.

Na Terra, a luz solar é dispersa pela atmosfera e torna-se polarizada, e as pessoas então usam óculos polarizados para reduzir o brilho. No espaço, a radiação cósmica de fundo foi dispersada por átomos e elétrons, igualmente adquirindo uma polarização.

"Nossa equipe procurou um tipo especial de polarização chamada 'modos-B', que representa uma torção ou padrão 'enroscado' nas orientações polarizadas da luz primordial," explicou Jamie Bock, membro da equipe.

As ondas gravitacionais espremem o espaço conforme viajam, e essa compressão produz um padrão distinto na radiação cósmica de fundo. Além disso, as ondas gravitacionais têm lateralidade, o que significa que podem ter polarização para a esquerda ou para a direita.

Desta forma, somente as ondas gravitacionais que percorreram o espaço durante a inflação cósmica poderiam ter deixado as marcas que os pesquisadores detectaram agora.

"O padrão de modo B em formato de redemoinho é uma assinatura única das ondas gravitacionais por causa da sua lateralidade. Esta é a primeira imagem direta de ondas gravitacionais no céu primordial," garante Chao-Lin Kuo, também membro da equipe.

A equipe diz ter ficado surpresa ao detectar um sinal de polarização de modo B consideravelmente mais forte do que as teorias indicavam.

Outra surpresa foi o resultado ter vindo de um telescópio terrestre, e não do telescópio espacial Planck, que foi lançado justamente para procurar por esses sinais.

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