Os astrofísicos, da Universidade de Cambridge, da Universidade de Trento e da Universidade de Harvard, dizem que há um sinal claro e inequívoco no cosmos que poderia eliminar a possibilidade de inflação. Seu artigo , publicado no The Astrophysical Journal Letters , argumenta que esse sinal – conhecido como fundo de graviton cósmico (CGB) – pode ser detectado de maneira viável, embora seja um enorme desafio técnico e científico.

“A inflação foi teorizada para explicar vários desafios de ajuste fino do chamado modelo quente do Big Bang”, disse o primeiro autor do artigo, Sunny Vagnozzi , do Kavli Institute for Cosmology de Cambridge , e que agora está sediado na Universidade de Trento. “Isso também explica a origem da estrutura em nosso Universo como resultado de flutuações quânticas.

“No entanto, a grande flexibilidade exibida por possíveis modelos de inflação cósmica que abrangem uma paisagem ilimitada de resultados cosmológicos levanta preocupações de que a inflação cósmica não seja falsificável, mesmo que modelos inflacionários individuais possam ser descartados. É possível, em princípio, testar a inflação cósmica de maneira independente do modelo?”

Alguns cientistas levantaram preocupações sobre a inflação cósmica em 2013, quando o satélite Planck divulgou suas primeiras medições da radiação cósmica de fundo (CMB), a luz mais antiga do universo.

“Quando os resultados do satélite Planck foram anunciados, eles foram apresentados como uma confirmação da inflação cósmica”, disse o professor Avi Loeb, da Universidade de Harvard, coautor de Vagnozzi no artigo atual. “No entanto, alguns de nós argumentaram que os resultados podem estar mostrando exatamente o oposto.”

Junto com Anna Ijjas e Paul Steinhardt, Loeb foi um dos que argumentaram que os resultados do Planck mostravam que a inflação colocava mais enigmas do que solucionava, e que era hora de considerar novas ideias sobre os primórdios do universo, que, por exemplo, pode ter começado não com um estrondo, mas com um salto de um cosmos previamente contraído .

Os mapas do CMB divulgados pelo Planck representam o tempo mais antigo no universo que podemos 'ver', 100 milhões de anos antes da formação das primeiras estrelas. Não podemos ver mais longe.

“A borda real do universo observável está na distância que qualquer sinal poderia ter viajado no limite da velocidade da luz nos 13,8 bilhões de anos que se passaram desde o nascimento do Universo”, disse Loeb. “Como resultado da expansão do universo, essa borda está atualmente localizada a 46,5 bilhões de anos-luz de distância. O volume esférico dentro desse limite é como uma escavação arqueológica centrada em nós: quanto mais fundo investigamos, mais cedo é a camada da história cósmica que descobrimos, desde o Big Bang, que representa nosso horizonte final. O que está além do horizonte é desconhecido.”

Pode ser possível aprofundar ainda mais os primórdios do universo estudando partículas quase sem peso conhecidas como neutrinos, que são as partículas mais abundantes que têm massa no universo. O Universo permite que os neutrinos viajem livremente sem se espalharem aproximadamente um segundo após o Big Bang, quando a temperatura era de dez bilhões de graus. “O universo atual deve estar cheio de neutrinos relíquias daquela época”, disse Vagnozzi.

Vagnozzi e Loeb dizem que podemos ir ainda mais longe, no entanto, traçando grávitons, partículas que mediam a força da gravidade.

“O Universo era transparente aos grávitons desde o primeiro instante traçado pela física conhecida, o tempo de Planck : 10 elevado a -43 segundos, quando a temperatura era a mais alta concebível: 10 elevado a 32 graus”, disse Loeb. “Uma compreensão adequada do que veio antes disso requer uma teoria preditiva da gravidade quântica, que não possuímos.”

Vagnozzi e Loeb dizem que uma vez que o Universo permitiu que os grávitons viajassem livremente sem dispersão, um fundo relíquia de radiação gravitacional térmica com uma temperatura ligeiramente inferior a um grau acima do zero absoluto deveria ter sido gerado: o fundo cósmico do graviton (CGB).

No entanto, a teoria do Big Bang não permite a existência do CGB, pois sugere que a inflação exponencial do universo recém-nascido diluiu relíquias como o CGB a ponto de serem indetectáveis. Isso pode ser transformado em um teste: se o CGB fosse detectado, claramente isso descartaria a inflação cósmica, o que não permite sua existência.

Vagnozzi e Loeb argumentam que tal teste é possível, e o CGB poderia, em princípio, ser detectado no futuro. O CGB aumenta o orçamento de radiação cósmica, que de outra forma inclui fundos de microondas e neutrinos. Portanto, afeta a taxa de expansão cósmica do Universo primitivo em um nível detectável por sondas cosmológicas de próxima geração, o que poderia fornecer a primeira detecção indireta do CGB.

No entanto, para reivindicar uma detecção definitiva do CGB, a 'arma fumegante' seria a detecção de um fundo de ondas gravitacionais de alta frequência com pico em frequências em torno de 100 GHz. Isso seria muito difícil de detectar e exigiria tremendos avanços tecnológicos na tecnologia de girotrons e ímãs supercondutores. No entanto, dizem os pesquisadores, esse sinal pode estar ao nosso alcance no futuro.