Pode o Universo ter se originado de um buraco negro hiper-dimensional? - Mistérios do Universo

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18 de novembro de 2019

Pode o Universo ter se originado de um buraco negro hiper-dimensional?

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Físicos teóricos sugerem que o Big Bang se originou através de uma estrela colapsada de quatro dimensões

O horizonte de eventos de um buraco negro - o ponto de não retorno para qualquer coisa que caia - é uma superfície esférica. Em um universo de dimensão superior, um buraco negro pode ter um horizonte de eventos tridimensional, que pode gerar um universo totalmente novo à medida que se forma. IMPRESSÃO ARTÍSTICA POR VICTOR DE SCHWANBERG / SCIENCE BIBLIOTECA.

Talvez seja hora de dar tchau para o Big Bang. Cosmólogos especularam que o Universo se formou a partir dos escombros ejetados quando uma estrela quadridimensional desabou em um buraco negro - um cenário que ajudaria a explicar por que o cosmos parece ser tão uniforme em todas as direções.

O modelo padrão do Big Bang nos diz que o Universo explodiu de um ponto infinitamente denso ou singularidade. Mas ninguém sabe o que teria desencadeado essa explosão: as leis conhecidas da física não podem nos dizer o que aconteceu naquele momento.

"Para todos os físicos sabem, os dragões poderiam ter saído da singularidade", diz Niayesh Afshordi, astrofísico do Instituto Perimeter de Física Teórica em Waterloo, Canadá.

Também é difícil explicar como um Big Bang violento teria deixado para trás um Universo que tem uma temperatura quase completamente uniforme, porque parece não ter havido tempo suficiente desde o nascimento do cosmos para que ele atingisse o equilíbrio de temperatura.

Para a maioria dos cosmólogos, a explicação mais plausível para essa uniformidade é que, logo após o início dos tempos, alguma forma desconhecida de energia fez o jovem universo inflar a uma velocidade mais rápida que a velocidade da luz. Dessa forma, um pequeno trecho com temperatura aproximadamente uniforme se estenderia ao vasto cosmo que vemos hoje. Mas Afshordi observa que "o Big Bang foi tão caótico que não está claro que houvesse até um pequeno pedaço homogêneo para a inflação começar a trabalhar".

Nas Branas

Em um artigo publicado na semana passada no servidor de pré-impressão arXiv 1, Afshordi e seus colegas voltam sua atenção para uma proposta 2 feita em 2000 por uma equipe que inclui Gia Dvali, uma física agora na Universidade Ludwig Maximilians, em Munique, na Alemanha. Nesse modelo, nosso Universo tridimensional (3D) é uma membrana, ou brana, que flutua através de um "universo global" que possui quatro dimensões espaciais.

A equipe de Ashfordi percebeu que se o universo volumoso contivesse suas próprias estrelas quadridimensionais (4D), algumas delas poderiam entrar em colapso, formando buracos negros 4D da mesma maneira que estrelas massivas em nosso Universo: elas explodem como supernovas, ejetando violentamente suas camadas, enquanto suas camadas internas desmoronam em um buraco negro.

Em nosso universo, um buraco negro é delimitado por uma superfície esférica chamada horizonte de eventos. Enquanto no espaço tridimensional comum é necessário um objeto bidimensional (uma superfície) para criar um limite dentro de um buraco negro, no universo global o horizonte de eventos de um buraco negro 4D seria um objeto 3D - uma forma chamada hiperesfera. Quando a equipe de Afshordi modelou a morte de uma estrela 4D, eles descobriram que o material ejetado formaria uma brana 3D em torno do horizonte de eventos 3D e expandiria lentamente.

Os autores postulam que o Universo 3D em que vivemos pode ser apenas uma brana - e que detectamos o crescimento da brana como expansão cósmica. "Os astrônomos mediram essa expansão e extrapolaram de volta que o Universo deve ter começado com um Big Bang - mas isso é apenas uma miragem", diz Afshordi.

Discrepância de modelos

O modelo também explica naturalmente a uniformidade do nosso Universo. Como o universo em massa de 4D poderia existir por um tempo infinitamente longo no passado, haveria uma ampla oportunidade para diferentes partes do volume de 4D alcançarem um equilíbrio que nosso Universo em 3D teria herdado.

A imagem tem alguns problemas, no entanto. No início deste ano, o observatório espacial Planck da Agência Espacial Européia divulgou dados que mapeiam as leves flutuações de temperatura no fundo cósmico de microondas - a radiação de relíquia que carrega impressões dos primeiros momentos do Universo. Os padrões observados correspondiam às previsões feitas pelo modelo padrão do Big Bang e pela inflação, mas o modelo do buraco negro se desvia das observações de Planck em cerca de 4%. Na esperança de resolver a discrepância, Afshordi diz que agora está refinando seu modelo.

Apesar da incompatibilidade, Dvali elogia a maneira engenhosa como a equipe descartou o modelo do Big Bang. "A singularidade é o problema mais fundamental da cosmologia e eles reescreveram a história para que nunca a encontrássemos", diz ele. Enquanto os resultados de Planck "provam que a inflação está correta", eles deixam em aberto a questão de como a inflação ocorreu, acrescenta Dvali. O estudo pode ajudar a mostrar como a inflação é desencadeada pelo movimento do Universo através de uma realidade de maior dimensão, diz ele.

Via: Nature

Referências

  1. Pourhasan, R. , Afshordi, N. & Mann, RB Preprint disponível em http://arxiv.org/abs/1309.1487 ( 2013 ).
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  2. Dvali, G. , Gabadadze, G. e Porrati, M. Phys. Lett. 485 , 208 - 214 ( 2000 ).
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