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Modelo Inflacionário do Big-Bang finalmente provado

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A comunidade científica está em ritmo de festa, principalmente aqueles ligados a astrofísica, astronomia e cosmologia. Ao meio-dia de hoje (17/03/2014), horário da costa leste, o centro Astrofísico Harvard-Smithsonian fez um importante pronunciamento para toda comunidade científica :

" - Conseguimos sólidas evidências (com um enorme grau de certeza estatística) que mostram que ondas gravitacionais primordiais deixaram uma marca reconhecível na Radiação Cósmica de Micro-ondas. "

E a consequência imediata disto é : O Big-Bang realmente passou por uma fase INFLACIONÁRIA em seus primórdios.



Ondas Gravitacionais

Prevista pela teoria da relatividade geral (Einstein forever), Ondas Gravitacionais são ondulações no campo gravitacional, mas para entendê-las vamos antes tentar entender um tipo mais comum... que são as ondas Eletromagnéticas (ondas de rádio, luz visível, raio-X, raios gama,etc).

Pense que a luz pode ser vista como oscilações, onde um "pacotinho" de energia (viajando pelo espaço) fica alternadamente inflando (e esvaziando) um minúsculo campo-de-força ELÉTRICO...e também esvaziando (e inflando) um minúsculo campo-de-força MAGNÉTICO. Assim, quando a micro-bolha de campo Elétrico atinge o Máximo, a bolha do campo Magnético atinge seu Mínimo....e vice-versa.

A velocidade deste "vai-e-vém" (enche/esvazia) é o que chamamos FREQUÊNCIA da onda eletro-magnética. (frequências baixas são ondas de rádio, as médias são luz, e as muito altas são raio X e Gama). As duas bolhas de campos ocupam o mesmo lugar no espaço e junto com o "pacotinho" de energia, formam o que chamamos de Fóton. Uma simples lanterna produz "zilhões" de fótons continuamente.

Porém, Se este "pacotinho" de energia ficar "bombeando" micro-bolhas de outro tipo de campo (denominado campo gravitacional), ao invés dos campos elétrico e magnético, temos então uma onda de natureza bem diferente (obviamente...ondas gravitacionais)...e a partícula associada chama-se Gráviton. Portanto, agora é o próprio espaço vazio que está ondulando.



Polarização de Ondas

Ondas podem ser polarizadas. Toda tecnologia de TVs LCDs depende disto. Meus óculos Ray-Ban com lentes polarizadas fazem maravilhas atenuando certos aspectos da luz.

Figurativamente, podemos dizer que uma onda Não-Polarizada é aquela onde os campos oscilantes (micro-bolhas) possuem formato ESFÉRICO. Quando este tipo de onda passa por Filtros Polarizadores, as bolhas mudam de formato. Podendo ficar mais "Verticalizadas" ou "Horizontalizadas"...ou até "esticadas" para frente (forma de um submarino).



Uma breve história do começo

A teoria do Big-Bang foi inicialmente inventada pra tentar explicar o motivo de todo o Universo estar se expandindo e esfriando. Mas a idéia foi tão boa que ela começou a explicar várias outras coisas na Cosmologia (nucleo-síntese dos elementos, radiação cósmica de fundo, abundância de bárions no Universo, etc).

Rigorosamente, a teoria do Big-Bang NÃO descreve com detalhes como o Universo era em seu estado primordial. Ela não foi feita pra isto. Ela apenas se preocupa com o que aconteceu durante o BANG. Outras teorias que cuidem dos detalhes e que se preocupem como era o "Antes". No máximo, ela assume que todo o espaço, tempo e energia do Universo estavam "confinados" numa configuração de densidade colossal e temperatura inimaginável... só havia escuridão (a Luz ainda não tinha sido "inventada" nesta época)... nem existia qualquer tipo de matéria (partículas só surgiriam depois).



Mas a teoria tinha alguns "Furos" bem desagradáveis (que não descreverei aqui). Até que nos ínicios dos anos 80, alguns Cosmólogos deram uma "olhadela" nas descobertas dos físicos de partículas, que diziam que sob altíssima temperatura, as Quatro Forças da Natureza poderiam ser na verdade apenas UMA...que eles chamaram de "A Grande Força".

Pronto, isto bastou pra que um carinha viesse com a brilhante idéia de que no comecinho do big-bang (antes da temperatura do Universo cair abaixo de 10 bilhões de bilhões de bilhões de graus) a força Atrativa da Gravidade teria um efeito mínimo (ou mesmo zero), pois só havia essa tal Grande Força (que não era atrativa). Portanto, a gigantesca Pressão causada pela estúpida densidade de energia, sem qualquer empecilho (gravidade) que pudesse detê-la, produziu uma Expansão de velocidade extraordinária.

Esta "Expansão Super Acelerada" foi chamada de INFLAÇÃO, e durou 10 bilionésimo de trilionésimo de trilionésimo de segundo, mas foi suficiente pra fazer o Universo crescer 100 trilhões de trilhões de trilhões de trilhões de vezes.

Para a mente comum, é realmente difícil imaginar como, num período de tempo tão curto, aconteceu uma expansão tão colossal. Mas incrivelmente, esta pequena e estranha modificação na teoria do Big-Bang foi suficiente para que a maioria dos seus "furos" fossem tapados.



Inflação : como provar ?

Existem vários "sabores" da teoria do Big-Bang, mas poucas destas variantes incorporam a Inflação. Se for encontrada alguma evidência de que aconteceu de fato a tal da inflação, então várias versões do big-bang poderão ser descartadas...e as versões que ficarem serão fortalecidas.

É aí que entra em cena as nossas enigmáticas Ondas Gravitacionais. Acontece que durante o período Inflacionário estas ondas permearam todo o universo e eram absurdamente fortes. Se pudéssemos detectar estas ondas primordiais, seria uma forte evidência de que existiu a Inflação.



Ondas Gravitacionais : como medir ?

Medir diretamente as ondas gravitacionais tem se mostrado um pé-no-saco. Mas os cientistas perceberam que as ondas gravitacionas do período inflacionário produziriam "marcas" na radiação cósmica de fundo. Então, ao invés de tentar fazer medições diretas das ondas, seria mais fácil detectar estas "marcas" na radiação cósmica.

E o que são tais marcas ?... São justamente diferentes padrões de polarização nas ondas da radiação cósmica (lembra o que dissemos sobre polarização acima).

O problema é que, ainda assim, é difícil detectar estes padrões de polarização, pois durante sua jornada até chegar a nós, a radiação de fundo passa perto de vários corpos massivos (estrelas, galáxias, quasares, buracos-negros,etc)...e toda esta matéria interfere na radiação cósmica de uma forma muito parecida com as marcas deixadas pelas ondas gravitacionais.



Parecida...mas não igual.

Pois é...Ondas gravitacionais e Corpos Massivos criam distorções minúsculas na radiação cósmica (e nós conseguimos medir tais distorções), e pra felicidade geral dos Cosmólogos, é possível diferenciar (com dificuldade) o tipo de marca impressa pelas ondas gravitacionais, do outro tipo impressa pelos corpos massivos.

Final da estória : As Ondas Gravitacionais do período inflacionário foram tão intensas, que deixaram sua marca na radiação cósmica de fundo. Esta marca ainda estaria presente 14 bilhões de anos depois, mesmo que de forma muito fraca, e bastante "contaminada" por outras influência gravitacionais.

Mas usando muita tecnologia para construir medidores extremamente sensíveis, e "filtrando" todas as influências contaminantes no sinal, conseguimos provar a existência destas ondas primordiais...e consequentemente, fica provada a existência do período Inflacionário na teoria do Big-Bang. E foi exatamente isto que foi anunciado hoje.