Há quase 14 mil milhões de anos, o Universo em que vivemos foi criado num evento extraordinário a que chamamos Big Bang. Na primeira fracção de segundo, o Universo expandiu-se exponencialmente, esticando-se muito além da visão dos nossos melhores telescópios. Tudo isto, claro, era apenas teoria.
Cientistas da colaboração BICEP2 anunciaram ontem a primeira evidência directa desta inflação cósmica. Os seus dados também representam as primeiras imagens de ondas gravitacionais, ou ondulações no espaço-tempo. Estas ondas têm sido descritas como os "primeiros tremores do Big Bang". Por fim, os dados confirmam uma profunda ligação entre a mecânica quântica e a relatividade geral.
"A detecção deste sinal é um dos objectivos mais importantes da cosmologia. Chegámos a este ponto graças a muito trabalho, feito por muita gente," afirma John Kovac (Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica), líder da colaboração BICEP2.
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As ondas gravitacionais da inflação geram um padrão de torção, ténue mas distinto, na polarização da radiação cósmica de fundo, conhecido como modo-B. A imagem é o padrão observado com o telescópio BICEP2. As linhas mostram a força da polarização e a orientação de diferentes locais no céu. Os tons azul e vermelho mostram o grau de torção a favor e contra o movimento dos ponteiros do relógio.
Crédito: Colaboração BICEP2
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Estes resultados revolucionários vêm de observações da radiação cósmica de fundo pelo telescópio BICEP2 - um brilho fraco, relíquia remanescente do Big Bang. As minúsculas flutuações neste brilho fornecem pistas das condições do Universo primitivo. Por exemplo, pequenas diferenças de temperatura em todo o céu mostram partes mais densas do Universo, eventualmente condensando-se em galáxias e enxames galácticos.
Uma vez que a radiação cósmica de fundo em microondas é uma forma de luz, ela exibe todas as propriedades da luz, incluindo polarização. Na Terra, a luz solar é espalhada pela atmosfera e torna-se polarizada, razão pela qual os óculos polarizados ajudam a reduzir o brilho. No espaço, a radiação cósmica de fundo foi espalhada por átomos e electrões e tornou-se também polarizada.
"A nossa equipa procurou um tipo especial de polarização chamada 'modos-B', que representa uma torção ou padrão 'ondulatório' nas orientações polarizadas desta luz antiga," afirma Jamie Bock, co-líder do estudo (Caltech-JPL).
As ondas gravitacionais apertam o espaço à medida que viajam, e esta compressão produz um padrão distinto na radiação cósmica de fundo. As ondas gravitacionais têm uma "lateralidade", tal como as ondas de luz, e podem ter polarizações "canhotas ou destras".
"O padrão torcido do modo-B é uma assinatura única de ondas gravitacionais por causa da sua lateralidade. Esta é a primeira imagem directa de ondas gravitacionais no céu primordial," afirma Chao-Lin Kuo, também co-líder do estudo (Stanford/SLAC).
A equipa examinou escalas espaciais no céu entre um a cinco graus (duas a dez vezes o diâmetro da Lua Cheia). Para tal, viajaram até ao Pólo Sul para tirar proveito do seu ar frio, seco e estável.
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O telescópio BICEP, localizado no Pólo Sul.
Crédito: Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica
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"É no Pólo Sul que se encontram as condições de observação mais parecidas com aquelas do espaço," afirma Kovac. "É um dos locais mais secos e mais limpos da Terra, perfeito para observar as fracas microondas do Big Bang."
Ficaram surpresos ao detectar um sinal de polarização de modo-B consideravelmente mais forte que muitos cosmólogos esperavam. A equipa analisou os seus dados durante mais de três anos, num esforço de afastar quaisquer erros. Consideraram também se a poeira na nossa Galáxia podia produzir o padrão observado, mas os dados sugerem que isso é altamente improvável.
"Era como procurar uma agulha num palheiro, mas em vez disso, encontrámos um pé-de-cabra," afirma Clem Pryke, também co-líder (Universidade de Minnesota).
Quando lhe pediram para comentar sobre as implicações desta descoberta, o teórico de Harvard, Avi Loeb, disse: "Este trabalho oferece novas informações sobre algumas das nossas perguntas mais básicas: Porque é que existimos? Como é que o Universo começou? Estes resultados não são apenas uma prova derradeira da inflação do Universo, dizem-nos também quando é que ocorreu e quão poderoso foi o processo."
Links:
Núcleo de Astronomia do CCVAlg:
04/10/2013 - Herschel ajuda a encontrar sinais elusivos do início do Universo
Notícias relacionadas:
Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica (comunicado de imprensa)
Artigo científico (formato PDF)
Artigo científico - 2 (formato PDF)
Vídeo sobre inflação cósmica (Nature - via YouTube)
Stanford News
NASA/JPL
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New Scientist
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National Geographic
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Reuters
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Universo:
Universo (Wikipedia)
Idade do Universo (Wikipedia)
Estrutura a grande-escala do Universo (Wikipedia)
Big Bang (Wikipedia)
Cronologia do Big Bang (Wikipedia)
Radiação cósmica de fundo:
Wikipedia
BICEP2:
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