Dois meses depois da morte do astrofísico britânico Stephen Hawking, a revista Journal of High Energy Physics publicou ontem sua última teoria sobre a origem do Universo. Divulgada em julho do ano passado durante uma conferência da Universidade de Cambridge organizada para homenagear o 75º aniversário do cientista, a hipótese foi submetida à publicação no início deste ano e prediz que o Cosmos é finito e muito mais simples do que se discute atualmente. O trabalho é assinado por Hawking e Thomas Hertog, da Universidade Belga KU Leuven.
As teorias modernas sobre o Big Bang afirmam que o Universo teve origem com um breve arrombo inflacionário — em outras palavras, uma minúscula fração de segundo após o evento em si, o Cosmos expandiu-se a uma taxa exponencial. Acredita-se amplamente, contudo, que, uma vez a inflação iniciada, há regiões em que ela nunca para. Os astrofísicos pensam que os efeitos quânticos podem fazer com que esse fenômeno seja eterno em algumas áreas. A parte observável do nosso Universo seria, então, apenas um pequeno ponto em que a inflação acabou, formando as estrelas e as galáxias.
“A teoria usual da inflação eterna prediz que, globalmente, nosso Universo é como um fractal infinito, com um mosaico de diferentes Universos de bolso, separados por um oceano em inflação”, disse Hawking em uma entrevista no ano passado. “As leis locais da física e da química podem se diferenciar de um bolso para o outro que, juntos, formariam o Multiverso. Mas eu nunca fui fã do multiverso. Se a escala de diferentes universos no multiverso é maior ou infinita, a teoria não pode ser testada”, afirmou.
No artigo, Hawking e Hertog dizem que considerar a inflação eterna como teoria do Big Bang é errado. “O problema é que ela assume um Universo de fundo preexistente, que evolui de acordo com a Teoria Geral da Relatividade de Einstein, e trata os efeitos quânticos como pequenas flutuações ao redor disso”, diz Hertog. “Contudo, a dinâmica da inflação eterna abole a separação entre a física clássica e a quântica. Como consequência, a Teoria de Einstein se desfaz”, continua. “Nós predizemos que nosso Universo, em escalas maiores, é razoavelmente suave e globalmente finito. Então, não é uma estrutura fractal”, explicou Hawkings no ano passado.
Teoria de cordas
A teoria que Hawking e Hertog apresentam é baseada na teoria de cordas: um braço da física teórica que tenta reconciliar a gravidade e a relatividade geral com a física quântica, em parte descrevendo os constituintes fundamentais do Universo como pequenas cordas vibrantes. Essa abordagem usa o conceito da holografia, segundo o qual o Universo é um grande e complexo holograma: realidade física em certos espaços tridimensionais pode ser matematicamente reduzida para projeções 2D em uma superfície.
Hawking e Hertog desenvolveram uma variação desse conceito para projetar a dimensão do tempo na inflação eterna. Isso permitiu a eles descrever o fenômeno sem precisar se basear em Einstein. Na nova teoria, a inflação eterna é reduzida a um estado eterno definido em uma superfície espacial no começo do tempo. “Quando rastreamos a evolução do nosso Universo, em algum momento chegamos no limiar da inflação eterna, onde a nossa noção familiar de tempo deixa de ter qualquer significado”, disse Hertog.
A teoria anterior de Hawking sobre a falta de fronteiras prediz que, se alguém volta ao início do Universo, o Cosmos murcha e se fecha como uma esfera. A nova hipótese representa um passo adiante do trabalho prévio. “Agora, estamos dizendo que há uma fronteira no nosso passado”, afirma o astrofísico da KU Leuven.
Hertog e Hawking usaram a nova teoria para obter previsões mais confiáveis sobre a estrutura global do universo. Eles previram que o universo que emerge da inflação é finito e muito mais simples que a estrutura fractal infinita prevista pela antiga teoria da inflação eterna. Se confirmados por outros trabalhos, os resultados teriam implicações de longo alcance para o paradigma do multiverso. “Não estamos abaixo de um Universo único e singular, mas nossas descobertas implicam uma redução significativa do multiverso, para uma faixa muito menor de universos possíveis”, explicou Hawking no ano passado. Isso torna a teoria mais preditiva e testável.
Hertog agora planeja estudar as implicações da nova teoria em escalas menores que estão ao alcance dos telescópios espaciais. Ele acredita que as ondas gravitacionais primordiais — ondulações no tecido espaço-tempo — geradas na saída da inflação eterna constituem a mais promissora ferramenta para testar o modelo. A expansão do Universo desde o início significa que essas ondas teriam comprimentos muito longos, fora do alcance dos atuais detectores Ligo, o observatório que detectou o fenômeno 100 anos depois da postulação de Einstein. Contudo, elas podem ser identificadas pelo observatório europeu espacial de ondas gravitacionais, Lisa, em experimentos futuros que façam a medição da radiação cósmica de fundo em micro-ondas.
