Nova teoria elimina inflação na origem do Universo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 18/07/2025

O novo modelo postula que a gravidade e a mecânica quântica podem ser suficientes para explicar como a estrutura do cosmos surgiu.
[Imagem: ICCUB/Universidad de Barcelona]

Inflação cósmica

Com as crises assolando os mais diversos campos da ciência - da crise da cosmologia com a tensão de Hubble e com a dúvida se o Universo é plano ou esférico aos resultados nulos da física de partículas e as observações inesperadas do telescópio James Webb - está aberta a temporada de novas ideias sobre o funcionamento do Universo.

Daniele Bertacca e colegas das universidades de Barcelona (Espanha) e Pádua (Itália) acreditam ter uma contribuição a dar, e apresentaram o que eles chamam de "uma teoria revolucionária sobre as origens do Universo".

A novidade envolve uma mudança radical na compreensão dos primeiros momentos após o Big Bang, sem depender das suposições especulativas que os físicos tradicionalmente assumem.

O que está envolvido é um fenômeno cósmico chamado inflação: No primeiro bilionésimo de um trilionésimo de um trilionésimo de segundo após o Big Bang, o Universo teria aumentado de tamanho em um trilhão de trilhões de vezes - assim, de uma vez, puff. Essa inflação, um evento quase instantâneo - entre 10^-36 a 10^-32 segundos após o Big Bang -, teria ocorrido há cerca de 14 bilhões de anos e seus efeitos são buscados na distribuição em larga escala da matéria no Universo.

O que Bertacca e seus colegas dizem é: "Não houve inflação".

Trocar Big Bang por múltiplas singularidades elimina matéria e energia escuras.
[Imagem: KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Horálek]

Espaço De Sitter

Há décadas, os cientistas trabalham sob esse paradigma inflacionário, seguindo um modelo que sugere que o Universo se expandiu extremamente rápido, em uma fração de segundo, abrindo caminho para tudo o que observamos hoje, sobretudo a planicidade espacial do Universo e o fato de que, apesar de sua vastidão, o Universo é tão uniforme e homogêneo.

Mas esse modelo inclui muitos parâmetros ajustáveis - os chamados parâmetros livres - que podem ser modificados. Na verdade, existem centenas de modelos inflacionários propostos, cada um com seus próprios "ajustes finos". Cientificamente isso representa um problema, já que dificulta saber se o modelo está realmente prevendo algo ou simplesmente se adaptando aos dados.

Em vez disso, a equipe propõe um modelo no qual o Universo primordial não requer nenhum desses parâmetros arbitrários: Ele começa com um estado cósmico bem estabelecido, chamado espaço de De Sitter, que é consistente com as observações atuais da expansão do Universo, que atribuímos à energia escura.

O espaço de De Sitter é uma solução para as equações de campo da Relatividade Geral. Essa solução descreve um Universo com uma constante cosmológica positiva (a própria energia escura) e sem matéria ou radiação (um "vácuo"), resultando em um espaço-tempo com curvatura positiva e constante.

Lembre-se que o universo inicialmente proposto por Einstein era estático e constante, mas Willem de Sitter (1872-1934) ofereceu uma visão mais rica que, embora não descreva perfeitamente nosso universo atual - nosso Universo contém matéria e radiação, por exemplo -, foi muito útil para a cosmologia moderna por permitir alinhavar os modelos.

Mas o novo modelo não se baseia em campos ou partículas hipotéticos, como o inflaton, o campo escalar usado para justificar a inflação. Em vez disso, ele sugere que flutuações quânticas naturais no espaço-tempo - ondas gravitacionais - foram suficientes para semear as pequenas diferenças de densidade que eventualmente deram origem a galáxias, estrelas e planetas.

Energia escura não é o que pensamos, o que muda nossa visão do Universo.
[Imagem: KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/R.T. Sparks]

Verificabilidade e refutabilidade

Segundo a nova teoria, as ondulações quânticas evoluem de forma não linear, interagindo e gerando complexidade ao longo do tempo, permitindo previsões verificáveis com dados reais.

Isso traça um cenário no qual as perturbações escalares, que servem como "sementes" para a emergência de toda a estrutura do Universo, são geradas sem depender de um campo escalar - o inflaton, que hoje é aceito sem que conheçamos nada da sua física, como sua energia, sua interação com outras partículas etc.

"Há décadas, tentamos entender os primórdios do Universo usando modelos baseados em elementos que nunca observamos," disse o professor Raúl Jiménez, um dos propositores do novo modelo. "O que torna esta proposta interessante é sua simplicidade e verificabilidade. Não estamos adicionando elementos especulativos, mas sim demonstrando que a gravidade e a mecânica quântica podem ser suficientes para explicar como a estrutura do cosmos surgiu."

Ainda é uma visão minimalista, mas potencialmente refutável, ou seja, capaz de fazer previsões claras que observações futuras - como medições das ondas gravitacionais e da estrutura cósmica - poderão confirmar ou rejeitar. Se o modelo for confirmado, ele poderá marcar um novo capítulo na maneira como pensamos sobre o nascimento do Universo.

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