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Ondas gravitacionais primordiais permitem testar as teorias cosmológicas

Inflação cósmica pode ter deixado marcas no Universo que seriam detectadas nos próximos anos

por John Matson

NASA/ESA A Antena Espacial de Interferômetro a Laser detecta diretamente ondas gravitacionais pelas leves perturbações do espaço As ondulações no tecido do espaço-tempo poderão algum dia fornecer provas observáveis das atividades dos instantes iniciais do Universo, revelando processos de alta energia atualmente inacessíveis até mesmo para os colisores de partículas. As chamadas ondas gravitacionais estão previstas na teoria geral da relatividade de Albert Einstein – objetos em movimento perturbam o espaço-tempo, gerando ondas semelhantes às de um barco navegando em um lago. Mas elas tendem a ser sutis e apenas os peso-pesados celestes produziriam efeitos detectáveis. Até hoje se encontraram somente evidências indiretas das ondas gravitacionais, apesar da construção de detectores extremamente sensíveis destinados a investigar provas mais diretas na forma de ondas que emanam de cataclismos próximos, como a colisão de duas estrelas de nêutron ultradensas. Uma resenha publicada na revista Scienceapresenta as perspectivas de detecção de mais ondas gravitacionais primordiais – aquelas produzidas no Universo inicial e que talvez ainda possam ser detectadas pela marca que deixaram há bilhões de anos ou pelas ondulações que persistem até hoje. Tais ondas primordiais poderiam constituir o melhor meio de se testar modelos cosmológicos como o da inflação, que sustenta que o Universo recém-nascido inflou de um minúsculo ponto para algo cerca de 1026 vezes maior em apenas um átimo de segundo. "É difícil imaginar um mecanismo que nos abra uma janela direta para um tempo próximo ao instante da criação", diz Lawrence Krauss, físico teórico da Universidade do Estado do Arizona e co-autor do estudo. (Krauss escreve uma coluna mensal em Scientific American Brasil e é membro do conselho consultor da revista.) O primeiro lugar para se procurar a marca das ondas gravitacionais é no Fundo Cósmico de Microondas (CMB, na sigla em inglês), radiação remanescente de apenas 380 mil anos após o Big Bang e cujas flutuações de temperatura mapeiam regiões de maior e menor densidade do Universo jovem, fornecendo pistas importantes sobre sua formação e suas estruturas componentes. A mensuração dessas flutuações, iniciada pela Nasa por meio da Sonda Anisotrópica de Microondas Wilkinson (WMPA, na sigla em inglês), foi aprimorada em 2009 com o lançamento do satélite Planck pela Agência Espacial Europeia. Os mapas do CMB feitos pelo WMPA deram impulso à teoria da inflação cósmica, confirmando amplamente as predições do modelo inflacionário sobre a aparência do Universo inicial, e medições mais precisas poderão trazer novas confirmações. "Os mesmos eventos que acreditamos terem formado os hot spots do fundo cósmico de microondas podem ter produzido ondas gravitacionais, cuja magnitude podemos estimar. A próxima geração de satélites talvez nos permita ao menos observar seus efeitos", diz Krauss. Richard Easther, cosmólogo da Yale University, observa que as medições do CMB já estão fornecendo pistas, embora não completas, sobre a alvorada do Universo. "Na verdade, alguns cenários inflacionários já foram descartados porque produziriam mais ondas gravitacionais do que as mensurações atuais permitem, principalmente as da missão WMAP", diz. O Planck e outros experimentos agora estão trabalhando para superar limites ainda mais estritos. "Se a natureza nos ajudar, poderemos ter a primeira evidência das ondas gravitacionais inflacionárias já nos próximos anos", diz Easther. Mas se o Planck e seus contemporâneos não obtiverem essas provas, uma missão mais especializada de mensuração da polarização poderá ser necessária. Scientific American Brasil