Pesquisadores desenvolveram um modelo de um universo cada vez menor que existia antes do Big Bang. Clique para ampliar
O Big Bang descreve como o Universo começou como um ponto único 13,7 bilhões de anos atrás e vem se expandindo desde então, mas não explica o que aconteceu antes disso. Pesquisadores da Penn State University acreditam que deveria haver vestígios de evidência em nosso universo atual que pudessem ser vistos antes do Big Bang. Segundo suas pesquisas, havia um universo em contração com geometria espaço-temporal semelhante ao nosso universo em expansão. O universo entrou em colapso e depois "saltou" como o Big Bang.
De acordo com a teoria geral da relatividade de Einstein, o Big Bang representa The Beginning, o grande evento no qual não apenas importa como também o espaço-tempo nasceu. Enquanto as teorias clássicas não oferecem pistas sobre a existência antes desse momento, uma equipe de pesquisa da Penn State usou cálculos gravitacionais quânticos para encontrar tópicos que levaram a um tempo anterior. "A relatividade geral pode ser usada para descrever o universo de volta a um ponto em que a matéria se torna tão densa que suas equações não se sustentam", diz Abhay Ashtekar, titular da cadeira de família Eberly em física e diretora do Instituto de Física Gravitacional. e geometria na Penn State. "Além desse ponto, precisávamos aplicar ferramentas quânticas que não estavam disponíveis para Einstein." Ao combinar a física quântica com a relatividade geral, Ashtekar e dois de seus pesquisadores de pós-doutorado, Tomasz Pawlowski e Parmpreet Singh, foram capazes de desenvolver um modelo que remonta ao Big Bang até um universo cada vez menor que exibe uma física semelhante à nossa.
Em pesquisa relatada na edição atual da Physical Review Letters, a equipe mostra que, antes do Big Bang, havia um universo em contração com geometria espaço-temporal que, de outra forma, é semelhante ao do nosso universo em expansão atual. À medida que as forças gravitacionais puxavam o universo anterior para dentro, ele chegou a um ponto em que as propriedades quânticas do espaço-tempo fazem com que a gravidade se torne repulsiva, e não atraente. "Usando modificações quânticas das equações cosmológicas de Einstein, mostramos que, no lugar de um Big Bang clássico, há de fato um salto quântico", diz Ashtekar. "Ficamos tão surpresos com a descoberta de que existe outro universo clássico pré-Big Bang que repetimos as simulações com diferentes valores de parâmetros ao longo de vários meses, mas descobrimos que o cenário do Big Bounce é robusto."
Embora a idéia geral de outro universo existente antes do Big Bang tenha sido proposta anteriormente, esta é a primeira descrição matemática que estabelece sistematicamente sua existência e deduz propriedades da geometria espaço-temporal naquele universo.
A equipe de pesquisa usou a gravidade quântica em loop, uma abordagem líder para o problema da unificação da relatividade geral com a física quântica, que também foi pioneira no Instituto Estadual de Física e Geometria Gravitacional da Penn State. Nesta teoria, a própria geometria espaço-tempo possui uma estrutura 'atômica' discreta e o continuum familiar é apenas uma aproximação. O tecido do espaço é literalmente tecido por fios quânticos unidimensionais. Perto do Big-Bang, esse tecido é violentamente rasgado e a natureza quântica da geometria se torna importante. Torna a gravidade fortemente repulsiva, dando origem ao Big Bounce.
"Nosso trabalho inicial assume um modelo homogêneo de nosso universo", diz Ashtekar. “No entanto, isso nos deu confiança nas idéias subjacentes da gravidade quântica em loop. Continuaremos a refinar o modelo para retratar melhor o universo como o conhecemos e para entender melhor as características da gravidade quântica. ”
A pesquisa foi patrocinada pela National Science Foundation, a Alexander von Humboldt Foundation e a Penn State Eberly College of Science.
Fonte original: PSU News Release
