Alguns fatos sobre a Cosmologia e o Big Bang

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Imagem: NASA/JPL-Caltech.

Por Sean Carroll
Publicado no Preposterous Universe

No dia 11/01/19, no Twitter, eu havia falado um pouco sobre a Past Hypothesis (“Hipótese Passada”) e o fato de existir pouca entropia no universo primordial. Algumas respostas acerca disto fizeram-me lembrar que ainda há muitos conceitos significantes sobre o universo (e como anda o nosso conhecimento sobre eles) que circulam por aí. Por isso que eu decidi produzir uma pequena lista, na forma de tweet (em língua inglesa), com 19 fatos verdadeiros sobre cosmologia, que poderá servir como uma fonte útil para você. Eu também coloquei esta lista em meu próprio Twitter, assim, será possível visualizar comentários por lá também.

Aqui vão 19 fatos (e equívocos) sobre Cosmologia que você deve saber:

  1. O modelo do Big Bang é simplesmente a ideia de que nosso universo expandiu e resfriou, de um estado inicial quente e denso. E nós temos evidências sólidas de que isso é verdade.
  2. O evento Big Bang não é um ponto no espaço, mas um momento no tempo: a singularidade da curvatura e densidade infinitas. Isso é completamente hipotético, e provavelmente nem sabe se é mesma verdadeira (Uma predição clássica, ignorando a mecânica quântica).
  3. As vezes as pessoas também usam o “Big Bang”, como uma abreviação para “o estado quente e denso de aproximadamente 14 bilhões de anos”. Eu faço isso o tempo todo. Isso é bom, enquanto estiver claro ao que se está se referindo.
  4. O Big Bang pode ter sido o início do universo. Ou não pode ter sido; poderia ter espaço e tempo antes do Big Bang. Nós realmente não sabemos.
  5. Mesmo se o Big Bang for o começo, o universo não “surgiu”. Você não pode “surgir” antes do tempo em si existir. É melhor dizer: “O Big Bang foi o primeiro momento no tempo”. (Se foi, nós realmente não sabemos).
  6. O Teorema de Borde-Guth-Vilenkin diz que, sobre alguns pressupostos, o espaço-tempo teve uma singularidade no passado. Mas isso se refere apenas ao espaço-tempo clássico, por isso não diz nada definitivo sobre o mundo real.
  7. O Universo não passou a existir ”porque o vácuo quântico é instável”. Não está claro se essa pergunta “por quê?” tem uma resposta definitiva, mas não é isso.
  8. Se o universo teve um instante primordial, ele não violou a conservação de energia. Quando você leva em conta a gravidade, a energia total é exatamente igual a zero em todo universo fechado.
  9. A energia não-gravitacional dos “materiais” (partículas, campos, etc), não é conservada com a expansão do universo. Você pode tentar balancear incluindo gravidade, mas não é tão simples assim.
  10. O universo não expandiu para o nada, até onde sabemos. A Relatividade Geral descreve uma geometria intrínseca do espaço-tempo, que pode ficar maior sem ter nada do lado de fora.
  11. Inflação é a ideia de que o universo expandiu aceleradamente nos seus primeiros instantes de tempo, pode ou não estar correta; nós não sabemos. Eu dou 50% de chance, porcentagem menor do que outros físicos, mas mais do que outros.
  12. O início do universo tinha pouca entropia. É parecido com um gás térmico, mas seria apenas muita entropia se ignorarmos a gravidade. Um Big Bang com muita entropia teria sido extremamente irregular, e não melífluo.
  13. A matéria escura existe. As anisotropias no fundo cósmico de micro-ondas estabelecem, além de qualquer dúvida razoável, a existência de uma atração gravitacional em uma direção diferente daquele onde a matéria comum é encontrada.
  14. Ainda não detectamos diretamente a matéria escura, mas os nossos esforços têm tido foco na Weakly Interacting Massive Particles. Existem muitos outros candidatos que ainda não temos tecnologia suficiente para procurar. Paciência.
  15. Energia escura pode não existir. É concebível que a aceleração do universo seja causada pela gravidade modificada, mas a ideia de energia escura é simples e muito natural aos dados.
  16. Energia escura não é uma nova força; é uma nova substância. A força causando a aceleração do universo é a gravidade.
  17. Temos perfeitamente, e certamente correta, ideia do que a energia escura pode ser: energia de vácuo (constante cosmológica a.k.a.). Uma energia inerente ao espaço em si. Mas não temos certeza.
  18. Não sabemos porque a energia de vácuo é bem menor do que as estimativas ingênuas conseguiam predizer.
  19. Nem a matéria escura e nem a energia escura são como as ideias de éter no século XIX.
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