“E faça-se a luz”: e a luz foi feita!

André Luis ,Especial para Opinião Pública

Ondas gravitacionais primordiais são “fósseis” energéticos da criação do universo.

O mapeamento das ondas gravitacionais primordiais revela verdades universais.

Uma equipe do experimento americano Biceps2 anunciou ter detectado pela primeira vez vestígios de ondas gravitacionais primordiais produzidas durante o Big Bang, encerrando uma busca de 30 anos.

Uma das características mais esperadas dessa radiação foi observada pelo telescópio Biceps2 instalado no Polo Geográfico Sul. Trata-se de um modo de polarização específico, o “modo B”. Apesar de muito fraco, o sinal foi observado pela equipe do Biceps2: ele indicava a presença de ondas gravitacionais no universo primordial. Foi uma grande descoberta para a cosmologia e para o modelo do Big Bang. Mas, porque?

A radiação cósmica de fundo é a mais antiga luz emitida pelo universo. Resultante do Big Bang permaneceu perto de 380 mil anos aprisionada pela matéria antes de ser liberada pela expansão do universo: o conteúdo do universo tinha então resfriado o suficiente para permitir a formação dos primeiros átomos. Assim, os fótons puderam se propagar livremente sem serem interceptados e difundidos. Antes disso, a radiação havia registrado o rastro de acontecimentos mais antigos.

A temperatura média dessa radiação quase isotrópica, de 2,7º Kelvin (-270,45º Celcius) foi medida pelo satélite Cobe, em 1990. No entanto, as pequenas flutuações de temperatura foram evidenciadas por diferentes experimentos. Elas estão associadas à distribuição de matéria do universo primordial. No universo atual a matéria não se distribuiu de forma homogênea, mas em grandes escalas. Em escalas menores, a matéria se agrupou formando galáxias, que se organizam em aglomerados distribuídos ao longo de imensos filamentos, em cujas intersecções se encontram os superaglomerados – as maiores estruturas conhecidas. O universo primordial era bem mais homogêneo. Mas ele foi percorrido por imensas ondas de densidade que comprimiram e expandiram a matéria, dando origem às heterogeneidades. Ao longo do tempo, a gravitação moldou o conjunto de estruturas, visíveis até hoje, a partir de suas heterogeneidades, que se manifestam como minúsculas flutuações de temperatura na radiação cósmica de fundo. Essas flutuações foram mapeadas com precisão sem precedentes pelo satélite Planck.

Além das ondas de densidade, o universo primordial pode ter sido percorrido por ondas gravitacionais – um tipo de ondulação do próprio espaço prevista pela teoria da relatividade geral de Einstein. Essas ondas gravitacionais praticamente não interagem com a matéria e, por isso, é muito difícil detectá-las, de forma que atualmente, não se dispõe senão de algumas provas indiretas da existência delas. Mas elas são capazes de deixar um rastro tênue na radiação cósmica de fundo, polarizando ligeiramente sua luz em padrões próprios. São os padrões de polarização da radiação cósmica de fundo, o conhecido “modo B”, que os cientistas do Biceps2 anunciaram ter detectado.

A polarização da luz caracteriza a direção em que oscila o campo elétrico da onda eletromagnética. Os padrões observados no mapa de polarização da radiação cósmica de fundo podem ser decompostos em duas classes, chamadas de “modo E” e “modo B”. A maior parte dos fenômenos que esculpiram o universo primordial, por exemplo os fluxos de matéria entre regiões mais e menos densas no momento da última difusão de fótons, são a origem do “modo E”, o mais importante pela amplitude de seu sinal. Que fenômenos produziram o “modo B”?

Esse modo se divide em duas partes conforme os fenômenos que o produziam. O “modo B” está ligado ao universo primordial. Ele atrai a atenção de todos atualmente. O “modo B”, secundário, está associado às deformações do espaço-tempo que defletem ligeiramente a luz (é o efeito de lentes gravitacionais). Essas perturbações fracas transformam uma parte da amplitude do “modo E” em “modo B”, o que tende a turvar o sinal. Esse fenômeno de contaminação atribuído ao modo secundário foi detectado em 2013, pelo Telescópio do Polo Sul. Essa observação abriu as portas para tornar o “modo B” primário.

Para entender a origem do “modo B” primário, é preciso revisar a situação do universo primordial homogêneo. Por que ele seria homogêneo? No fim dos anos 70 cosmólogos desenvolveram o cenário da inflação cósmica que responde essa questão. Durante um período de expansão extremamente violento, uma região minúscula do universo, que já havia tido tempo para se homogeneizar, foi extremamente dilatada para atingir tamanho superior à do universo observável. A uniformidade atual do universo seria então uma consequência da inflação.

Durante a inflação, fenômenos quânticos microscópicos também sofreram a grande e rápida expansão cósmica. As leis da mecânica quântica afirmam que nada está paralisado no mundo microscópico. Assim, um meio não pode jamais ser perfeitamente homogêneo e ser percorrido por flutuações quânticas. Elas se manifestam principalmente em escalas extremamente pequenas, mas sofreram o mesmo destino da matéria e do espaço durante a inflação: foram distendidas pelo fenômeno e transformadas em heterogeneidades macroscópicas – as ondas de densidade que o Planck mapeou.

Por razões similares, ondas gravitacionais foram criadas em proporções comparáveis durante a inflação. Essas ondas imprimiram as marcas do “modo B” primário de polarização na radiação cósmica de fundo. No entanto, sua amplitude é muito mais fraca que a do “modo E”, pelo fato de o “modo E” também ser produzido por ondas de densidade.

Depois de sua invenção há mais de 30 anos, todas as previsões de inflação foram verificadas, uma após a outra, com uma exceção notável: a presença de ondas gravitacionais primordiais. Isso porque a polarização da radiação cósmica de fundo, a única capaz de assinalar sua presença, é difícil de ser medida. Ondas gravitacionais primordiais não poderiam ser detectadas senão numa configuração mais favorável – na qual sua amplitude também fosse a mais alta permitida, o que, por uma feliz casualidade, parece ser o caso. Após o anúncio da equipe do Biceps2, surgiram duas questões: Que medidas foram efetuadas e com que confiabilidade? E quais as consequências para os modelos do universo primordial?

Ainda não sabemos se as marcas detectadas das ondas gravitacionais são sinais da inflação ou de outro fenômeno mais complexo (por exemplo, modelos de gás de cordas desenvolvido por Robert Brandenberger). Para explicar a inflação com uma previsão precisa devemos determinar as propriedades dessas ondas gravitacionais e principalmente como sua amplitude varia com a frequência.

Menos fraco, o sinal de ondas gravitacionais primordiais é menos tênue do que o esperado. E mesmo que essas ondas gravitacionais não sejam fruto de uma fase de inflação, serão de grande interesse, pois representam um testemunho fiel do período mais antigo que aquele em que foram criadas.

Essas descobertas científicas só confirma o que o maior de todos os cientistas, Jeová, o Criador de todo o universo, perguntou a Jó, conforme registrado em Jó 38:19, onde está escrito:

“Em que direção a luz reside?

E onde é o lugar da escuridão”

No versículo 24 o Altíssimo pergunta: “De onde a luz se propaga?”

A criação de Jeová inspira respeito, espanto, reverência, admiração e adoração diante da sua monumental complexidade.

(André Luís Neto da Silva Menezes, pseudônimo: Tiranossaurus Rex – publicitário, inventor, filósofo, músico, integrante da Royal Society Group e vice-presidente da Associação Canedense de Imprensa – [email protected])