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Uma equipe internacional de cientistas está propondo uma nova explicação para a origem de tudo o que conhecemos. A teoria sugere que o cosmos pode ter nascido dentro de um buraco negro gigantesco, localizado em uma estrutura maior, chamada de Universo-mãe. A ideia surge como uma alternativa ousada ao tradicional modelo do Big Bang.
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O estudo que detalha essa hipótese foi publicado recentemente na revista científica Physical Review D. Os pesquisadores basearam o trabalho em leis conhecidas da física, sem recorrer a partículas ou forças misteriosas. O objetivo é resolver algumas das principais limitações da teoria do Big Bang, que, apesar de bem-sucedida, ainda apresenta questões em aberto.
Embora a teoria do Big Bang consiga fundamentar vários fenômenos importantes, como a radiação cósmica de fundo e a expansão acelerada do Universo, ela não é capaz de explicar a origem da energia escura e da matéria escura. Outro desafio importante é que o modelo prevê uma singularidade, região de densidade infinita em que as leis da física não se aplicam.
Segundo o professor Enrique Gaztañaga, da Universidade de Portsmouth, na Inglaterra,que liderou a pesquisa, a maioria dos cientistas tenta resolver essas falhas propondo novas formas de energia ou alterando as leis da física conhecidas. “Mas essas soluções são medidas drásticas”, afirmou Gaztañaga ao site Space.com, afirmando que sua equipe decidiu explorar uma explicação mais simples.
Universo teria surgido do colapso de nuvem cósmica
Tudo começou com um questionamento sobre a razão da expansão acelerada do Universo. Os cientistas perceberam que, se fosse observado de fora, o nosso Universo pareceria um enorme buraco negro, já que está contido dentro de seu próprio raio gravitacional. A partir dessa constatação, a equipe passou a se perguntar se a origem de tudo poderia ter sido um colapso, semelhante ao processo que transforma estrelas em buracos negros.
Na teoria tradicional, o Universo começou como uma singularidade extremamente quente e densa, expandindo-se rapidamente logo após o Big Bang. Gaztañaga explica que, ao retrocedermos a expansão com base nas leis conhecidas, chegamos a esse ponto de densidade infinita. Por isso, segundo ele, muitos interpretam a singularidade como o momento da criação de tudo.
A nova hipótese sugere algo diferente. Em vez de partir de uma singularidade, o Universo teria surgido do colapso de uma grande nuvem de matéria existente em outro Universo. A equipe realizou simulações para testar essa ideia e descobriu uma solução matemática exata que descreve o processo, sem necessidade de criar novas leis da física.
De acordo com Gaztañaga, em determinadas condições, o colapso da matéria não resultaria em uma singularidade. Em vez disso, aconteceria um “salto”, seguido de uma nova fase de expansão, semelhante ao que conhecemos como Big Bang. Esse fenômeno seria resultado apenas da gravidade e dos efeitos quânticos.
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Gravidade e campo de Higgs podem unir física quântica e radiação cósmica
Uma das bases da nova teoria é um princípio conhecido da mecânica quântica que diz que partículas idênticas, como elétrons e nêutrons, não podem ocupar o mesmo lugar ao mesmo tempo. Esse fenômeno cria uma espécie de pressão, chamada de pressão de degenerescência, que impede a compressão total da matéria. É esse efeito que impede o colapso final de estrelas e pode também ter impedido o colapso total do Universo.
Pesquisador visitante de Portsmouth, Sravan Kumar, coautor do estudo, destaca que, em condições de altíssima densidade e energia, efeitos quânticos se tornam importantes. Ele levanta a hipótese de que a gravidade possa interagir com o campo de Higgs, o mesmo campo quântico responsável por dar massa às partículas. Se essa interação se tornasse repulsiva em altas densidades, poderia impedir o colapso total e gerar a expansão.
Essa interação entre gravidade e campo de Higgs não foi explorada no artigo atual, mas é vista pelos pesquisadores como uma linha promissora para futuros estudos. Segundo Kumar, isso poderia explicar os dados observados na radiação cósmica de fundo e ajudar a unir as leis da gravidade com a mecânica quântica.
Swaraj Pradhan, outro colaborador do estudo também mestrando visitante de Portsmouth, lembra que, apesar de conhecermos bem os efeitos da pressão quântica em anãs brancas e estrelas de nêutrons, não temos dados diretos sobre as condições extremas logo após a formação de um buraco negro. Por isso, segundo ele, é importante considerar que efeitos quânticos podem impedir a formação de singularidades reais.
Restos do colapso ainda podem existir
O novo modelo prevê que o Universo tenha uma pequena curvatura espacial positiva, resultado da massa e do tamanho finito do buraco negro original. Também sugere que restos do colapso, como buracos negros primordiais ou estrelas de nêutrons antigas, podem ainda existir hoje.
Também membro da equipe, Michael Gabler, pesquisador da Universidade de Valência, na Espanha, explica que todo o processo descrito pelo estudo segue as regras da relatividade geral de Einstein. Segundo ele, encontrar esses objetos remanescentes, especialmente no Universo mais primitivo, seria uma forte evidência a favor da nova teoria.
Gaztañaga acrescenta que as primeiras observações do Telescópio Espacial James Webb (JWST), da NASA, já identificaram galáxias surpreendentemente antigas, formadas logo após o suposto início do Universo. Essas descobertas, que desafiam o calendário tradicional do Big Bang, podem reforçar a ideia de que o Universo passou por um salto gravitacional.
“Claro que é uma teoria polêmica”, admite ele. “Mas questionar velhas suposições é essencial para que a ciência avance.”
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