O universo sofreu hiperinflação?
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| O começo do universo (Imagem gerada por IA em Google Whisk) |
por Hugh Ross
26 de abril de 2010
Para a maioria das pessoas, a inflação refere-se à quantidade de dinheiro necessária para comprar bens básicos e às taxas de juros de seus empréstimos quando o governo decide pagar suas contas imprimindo mais dinheiro. O trabalhador médio pode ganhar o dobro, mas descobre que só consegue comprar cerca de dois terços dos bens e serviços que ganhava antes. A hiperinflação ocorreu na Alemanha em 1923 (ver Figura 1). Em determinado momento, um copo pequeno de cerveja e meio quilo de carne custavam 4 e 36 bilhões de marcos alemães, respectivamente.
26 de abril de 2010
Para a maioria das pessoas, a inflação refere-se à quantidade de dinheiro necessária para comprar bens básicos e às taxas de juros de seus empréstimos quando o governo decide pagar suas contas imprimindo mais dinheiro. O trabalhador médio pode ganhar o dobro, mas descobre que só consegue comprar cerca de dois terços dos bens e serviços que ganhava antes. A hiperinflação ocorreu na Alemanha em 1923 (ver Figura 1). Em determinado momento, um copo pequeno de cerveja e meio quilo de carne custavam 4 e 36 bilhões de marcos alemães, respectivamente.
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| Figura 1: Hiperinflação. Em 1923, as cédulas alemãs perderam tanto valor devido à inflação, que muitos alemães as consideraram um substituto barato para papel de parede. (Foto de Arquivos do Governo Alemão via Reasons to Believe) |
A hiperinflação do marco alemão, no entanto, não é nada comparada ao que os astrônomos acreditam ter ocorrido com o tamanho do universo entre 10-35 e 10-32 segundos após o evento da criação cósmica. Os astrônomos concluíram que, durante esse instante extremamente breve, o universo cresceu de cem milhões de trilhões de vezes menor que o diâmetro de um próton para aproximadamente o tamanho de uma toranja. Ou seja, o volume do universo expandiu-se por um fator de 10102 vezes em menos de 10-32 segundos! Na cosmologia do Big Bang, nada menos que uma hiperinflação dessa magnitude logo após o nascimento do universo permitiria que ele, algum dia, pudesse sustentar a vida.
Sem o episódio de hiperinflação, o universo não teria a uniformidade e homogeneidade necessárias para a vida. (Por exemplo, as estrelas e os planetas necessários para sustentar a vida só podem se formar em um universo extremamente uniforme e homogêneo.) Essas características necessárias, por sua vez, exigem que a luz (ou o calor) em todo o universo esteja termicamente conectada à luz (ou ao calor) em qualquer outro lugar do universo. Sem inflação, porém, mesmo em um universo de 14 bilhões de anos, não há tempo suficiente para a luz percorrer as distâncias necessárias para explicar tais conexões térmicas.
A inflação é a última previsão científica do modelo bíblico da criação do Big Bang [1] que ainda precisa ser comprovada além de qualquer sombra razoável de dúvida. Os líderes criacionistas da Terra jovem frequentemente usam a dúvida sobre a inflação como uma ferramenta para desviar as críticas aos seus próprios modelos de criação, particularmente os tempos de viagem da luz no universo. Os críticos da visão da Terra jovem apontam que, se o universo tem menos de 50.000 anos, então a luz não tem o tempo necessário para viajar de galáxias distantes até os telescópios dos astrônomos. Em resposta, os proponentes da Terra jovem argumentam que, na ausência de inflação, a luz no universo não pode ser causalmente conectada se o universo tiver menos de 15 bilhões de anos. (É por essa razão que, às vezes, me refiro a mim mesmo como um criacionista do universo da meia-idade, já que defendo que o universo tem bilhões de anos, não milhares ou quatrilhões).
Em um artigo publicado recentemente no Astrophysical Journal, uma equipe de vinte e oito astrônomos dos EUA, Grã-Bretanha, França e Chile forneceu mais evidências de que o universo passou por um breve período de hiperinflação durante sua infância. [2] O grupo apresentou sua análise de dois anos de dados do instrumento Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization (BICEP), um polarímetro bolométrico localizado no Polo Sul (ver Figura 2). A localização do instrumento BICEP permite que ele aproveite as condições extremamente frias da Antártica, que garantem que a quantidade de água na atmosfera seja insuficiente para perturbar a qualidade das observações.
Sem o episódio de hiperinflação, o universo não teria a uniformidade e homogeneidade necessárias para a vida. (Por exemplo, as estrelas e os planetas necessários para sustentar a vida só podem se formar em um universo extremamente uniforme e homogêneo.) Essas características necessárias, por sua vez, exigem que a luz (ou o calor) em todo o universo esteja termicamente conectada à luz (ou ao calor) em qualquer outro lugar do universo. Sem inflação, porém, mesmo em um universo de 14 bilhões de anos, não há tempo suficiente para a luz percorrer as distâncias necessárias para explicar tais conexões térmicas.
A inflação é a última previsão científica do modelo bíblico da criação do Big Bang [1] que ainda precisa ser comprovada além de qualquer sombra razoável de dúvida. Os líderes criacionistas da Terra jovem frequentemente usam a dúvida sobre a inflação como uma ferramenta para desviar as críticas aos seus próprios modelos de criação, particularmente os tempos de viagem da luz no universo. Os críticos da visão da Terra jovem apontam que, se o universo tem menos de 50.000 anos, então a luz não tem o tempo necessário para viajar de galáxias distantes até os telescópios dos astrônomos. Em resposta, os proponentes da Terra jovem argumentam que, na ausência de inflação, a luz no universo não pode ser causalmente conectada se o universo tiver menos de 15 bilhões de anos. (É por essa razão que, às vezes, me refiro a mim mesmo como um criacionista do universo da meia-idade, já que defendo que o universo tem bilhões de anos, não milhares ou quatrilhões).
Em um artigo publicado recentemente no Astrophysical Journal, uma equipe de vinte e oito astrônomos dos EUA, Grã-Bretanha, França e Chile forneceu mais evidências de que o universo passou por um breve período de hiperinflação durante sua infância. [2] O grupo apresentou sua análise de dois anos de dados do instrumento Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization (BICEP), um polarímetro bolométrico localizado no Polo Sul (ver Figura 2). A localização do instrumento BICEP permite que ele aproveite as condições extremamente frias da Antártica, que garantem que a quantidade de água na atmosfera seja insuficiente para perturbar a qualidade das observações.
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| Figura 2: O instrumento BICEP. O polarímetro bolométrico BICEP é o menor dos dois telescópios nesta fotografia. Ele está localizado no lado esquerdo do telhado do prédio de dois andares. (Imagem de National Science Foundation via Reasons to Believe). |
O objetivo do experimento BICEP é medir, com alta precisão, a polarização da radiação cósmica de fundo remanescente do evento de criação do universo. A inflação cósmica e a teoria da relatividade geral preveem um fundo primordial de ondas gravitacionais. Essas ondas gravitacionais, por sua vez, preveem uma assinatura altamente específica nos modos de polarização E e B da radiação cósmica de fundo.
O modo de polarização E nessa radiação foi detectado anteriormente na análise do fluxo de dados de 5 anos do satélite Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP). [3] A análise mostrou que os dados de polarização do WMAP eram consistentes tanto com o modelo inflacionário de criação do Big Bang quente quanto com o universo sendo dominado principalmente por energia escura e secundariamente por matéria escura fria (o modelo ΛCDM, Lambda-Cold Dark Matter {Lâmbda-Matéria Escura Fria}). A análise do fluxo de dados de 2 anos do instrumento BICEP mediu o modo E com uma precisão sem precedentes. Ela mediu com exatidão o espectro de potência angular do modo E, de valores multipolares de 21 a 335. Detectou, pela primeira vez, o pico no valor multipolar λ = 140 {λ é a forma minúscula da letra grega Λ (lâmbda)}, cuja existência era prevista por todos os modelos inflacionários.
Além de gerar polarização do modo E, as ondas gravitacionais produzidas pelo episódio inflacionário cósmico induziriam uma polarização do modo B na radiação cósmica de fundo. Ao contrário do modo E, a detecção do modo B forneceria prova inequívoca de um evento de inflação cósmica. Embora a detecção do modo E seja um requisito necessário para o evento de criação do Big Bang quente inflacionário, existem modelos cósmicos exóticos capazes de explicar o modo E observado sem inflação. Todavia, somente um evento de inflação poderia explicar a detecção do modo B.
O problema para os astrônomos, entretanto, é que detectar a polarização do modo B na radiação cósmica de fundo é muito mais desafiador do que a do modo E. O WMAP, por exemplo, não tinha sensibilidade suficiente nem mesmo para estabelecer um limite significativo para a polarização do modo B. Embora a análise do fluxo de dados de dois anos das observações do BICEP não tenha detectado o modo B, ela teve sensibilidade suficiente para impor, pela primeira vez, uma restrição significativa ao fundo de ondas gravitacionais inflacionárias. Isso eliminou vários dos modelos de Big Bang inflacionário mais exóticos.
A polarização dos modos B e E na radiação cósmica de fundo é apenas um dos vários testes para a inflação cósmica. Outros dois, para os quais já existe confirmação observacional, são os valores da geometria do universo e o que os cosmólogos chamam de “índice espectral escalar”, um parâmetro que descreve a natureza das perturbações primordiais de densidade.
Todos os modelos inflacionários de criação do Big Bang quente preveem que a geometria do universo deve ser plana ou muito próxima de zero. A planicidade geométrica perfeita ocorre quando a superfície do espaço-tempo do universo exibe curvatura zero (ver Figura 3). Existem duas medições significativas do parâmetro de curvatura do universo, ½k. A análise do banco de dados de 5 anos do WMAP estabelece que -0,0170 < ½k < 0,0068. [4] O efeito de lente gravitacional fraca de quasares distantes por galáxias interpostas indica que -0,031 < ½k < 0,009. [5] Ambas as medições confirmam que o universo de fato apresenta curvatura geométrica zero ou muito próxima de zero e, portanto, fornecem fortes evidências da inflação cósmica.
O modo de polarização E nessa radiação foi detectado anteriormente na análise do fluxo de dados de 5 anos do satélite Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP). [3] A análise mostrou que os dados de polarização do WMAP eram consistentes tanto com o modelo inflacionário de criação do Big Bang quente quanto com o universo sendo dominado principalmente por energia escura e secundariamente por matéria escura fria (o modelo ΛCDM, Lambda-Cold Dark Matter {Lâmbda-Matéria Escura Fria}). A análise do fluxo de dados de 2 anos do instrumento BICEP mediu o modo E com uma precisão sem precedentes. Ela mediu com exatidão o espectro de potência angular do modo E, de valores multipolares de 21 a 335. Detectou, pela primeira vez, o pico no valor multipolar λ = 140 {λ é a forma minúscula da letra grega Λ (lâmbda)}, cuja existência era prevista por todos os modelos inflacionários.
Além de gerar polarização do modo E, as ondas gravitacionais produzidas pelo episódio inflacionário cósmico induziriam uma polarização do modo B na radiação cósmica de fundo. Ao contrário do modo E, a detecção do modo B forneceria prova inequívoca de um evento de inflação cósmica. Embora a detecção do modo E seja um requisito necessário para o evento de criação do Big Bang quente inflacionário, existem modelos cósmicos exóticos capazes de explicar o modo E observado sem inflação. Todavia, somente um evento de inflação poderia explicar a detecção do modo B.
O problema para os astrônomos, entretanto, é que detectar a polarização do modo B na radiação cósmica de fundo é muito mais desafiador do que a do modo E. O WMAP, por exemplo, não tinha sensibilidade suficiente nem mesmo para estabelecer um limite significativo para a polarização do modo B. Embora a análise do fluxo de dados de dois anos das observações do BICEP não tenha detectado o modo B, ela teve sensibilidade suficiente para impor, pela primeira vez, uma restrição significativa ao fundo de ondas gravitacionais inflacionárias. Isso eliminou vários dos modelos de Big Bang inflacionário mais exóticos.
A polarização dos modos B e E na radiação cósmica de fundo é apenas um dos vários testes para a inflação cósmica. Outros dois, para os quais já existe confirmação observacional, são os valores da geometria do universo e o que os cosmólogos chamam de “índice espectral escalar”, um parâmetro que descreve a natureza das perturbações primordiais de densidade.
Todos os modelos inflacionários de criação do Big Bang quente preveem que a geometria do universo deve ser plana ou muito próxima de zero. A planicidade geométrica perfeita ocorre quando a superfície do espaço-tempo do universo exibe curvatura zero (ver Figura 3). Existem duas medições significativas do parâmetro de curvatura do universo, ½k. A análise do banco de dados de 5 anos do WMAP estabelece que -0,0170 < ½k < 0,0068. [4] O efeito de lente gravitacional fraca de quasares distantes por galáxias interpostas indica que -0,031 < ½k < 0,009. [5] Ambas as medições confirmam que o universo de fato apresenta curvatura geométrica zero ou muito próxima de zero e, portanto, fornecem fortes evidências da inflação cósmica.
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| Figura 3: Evidências da geometria plana prevista pela inflação cósmica. Se a geometria da superfície espaço-temporal do universo for fechada, os tamanhos angulares dos pontos quentes e frios nos mapas das flutuações de temperatura na radiação cósmica de fundo serão grandes. Se a geometria cósmica for aberta, os tamanhos angulares dos pontos quentes e frios serão pequenos. Um universo com geometria plana apresentará tamanhos angulares intermediários. Consequentemente, medições de alta sensibilidade das flutuações de temperatura na radiação cósmica de fundo, como as produzidas pelo satélite WMAP, podem determinar se a geometria cósmica plana, ou quase plana, prevista pelos modelos inflacionários de criação do Big Bang quente está correta. (Imagem de Reasons to Believe traduzida por Sobre As Origens) |
Modelos do universo que excluem a inflação preveem que o índice espectral escalar deve assumir um valor maior que 1,0. Para o modelo de inflação cósmica mais simples, o índice espectral escalar é igual a 0,95. Para modelos que invocam uma versão mais complexa, mas não extremamente exótica, da inflação cósmica, o índice espectral escalar ficaria entre 0,96 e 0,97. A determinação mais recente e precisa do WMAP, em combinação com os melhores resultados do Sloan Digital Sky Survey e do Supernova Cosmology Project, resultou em uma medida de índice espectral escalar de 0,960 ± 0,013. [6]
Claramente, já existem fortes indícios da inflação cósmica. O objetivo da equipe de pesquisa do BICEP, contudo, é dar continuidade ao seu programa de observação no Polo Sul. Em breve, eles terão uma medição suficientemente sensível da polarização do modo B na radiação cósmica de fundo para determinar exatamente qual tipo de inflação cósmica é responsável pelo universo atual. Tal conquista estabelecerá definitivamente tanto a inflação cósmica quanto a teoria da relatividade geral.
Esperamos que esse tipo de prova científica sólida ajude muitas pessoas a mudarem suas objeções filosóficas e teológicas ao modelo de criação do Big Bang previsto na Bíblia. [7] Esperamos também que ajude os defensores do criacionismo da Terra jovem a reconhecerem que [a pesquisa científica sobre o segundo livro da revelação de Deus à humanidade, ou seja, o registro da natureza, é amiga, e não inimiga da fé cristã]. [8]
Notas de Fim
Claramente, já existem fortes indícios da inflação cósmica. O objetivo da equipe de pesquisa do BICEP, contudo, é dar continuidade ao seu programa de observação no Polo Sul. Em breve, eles terão uma medição suficientemente sensível da polarização do modo B na radiação cósmica de fundo para determinar exatamente qual tipo de inflação cósmica é responsável pelo universo atual. Tal conquista estabelecerá definitivamente tanto a inflação cósmica quanto a teoria da relatividade geral.
Esperamos que esse tipo de prova científica sólida ajude muitas pessoas a mudarem suas objeções filosóficas e teológicas ao modelo de criação do Big Bang previsto na Bíblia. [7] Esperamos também que ajude os defensores do criacionismo da Terra jovem a reconhecerem que [a pesquisa científica sobre o segundo livro da revelação de Deus à humanidade, ou seja, o registro da natureza, é amiga, e não inimiga da fé cristã]. [8]
Notas de Fim
- Hugh Ross, The Creator and the Cosmos 3ª ed. (Colorado Springs: NavPress, 2001), 23–29.
- H. C. Chang et al., “Measurement of Cosmic Microwave Background Polarization Power Spectra from Two Years of BICEP Data”, Astrophysical Journal 711 (10 de março de 2009): 1123–40.
- E. Komatsu et al., “Five-Year Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) Observations: Cosmological Interpretation”, Astrophysical Journal Supplement Series 180 (fevereiro de 2009): 330–76.
- Ibid.
- S. H. Suyu et al., “Dissecting the Gravitational Lens B1608+656. II. Precision Measurements of the Hubble Constant, Spatial Curvature, and the Dark Energy Equation of State”, Astrophysical Journal 711 (1º de março de 2010): 201–21.
- E. Komatsu et al.
- Hugh Ross, Creator and the Cosmos, 23–29.
- Salmo 19:1–4; 50:6; 97:6; Romanos 1:18–22; Hugh Ross, A Matter of Days (Colorado Springs: NavPress, 2004).
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Traduzido de Did the Universe Hyperinflate? (RTB)
Veja também outros artigos daqui do blog nos quais são citados a energia escura e outros temas correlatos ao tema desta postagem.
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cosmologia - astrofísica - astronomia - expansão do universo - curvatura do espaço - missões da NASA - teoria do Big Bang - história do universo - radiação cósmica de fundo em micro-ondas
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