Pesquisadores Revelam Como um Universo em Expansão Pode Surgir Sem um “Big Bang”

O seguinte artigo, divulgado no site scitechdaily.com, expõe mais uma tentativa para explicar os possíveis acontecimentos que levaram ao surgimento do universo. De acordo com os pesquisadores pode ter havido um início, sem ocorrer um Big Bang.

O artigo foi publicado no Etseetc:

Receita para um universo: Aplique calor e mexa.

Em um novo estudo, uma equipe internacional de pesquisadores descreveram matematicamente como um universo em expansão pode surgir quando o tempo e o espaço são aquecidos, sem exigir qualquer coisa como um “Big Bang”. Quando a sopa é aquecida, ele começa a ferver.

Quando o tempo e o espaço são aquecidos, um universo em expansão pode emergir, sem a necessidade de qualquer coisa como um “Big Bang”.

Esta fase de transição entre um espaço vazio chato e um universo em expansão, contendo massa foi agora descrito matematicamente por uma equipe de pesquisa da Universidade de Tecnologia de Viena, junto com colegas de Harvard, MIT e Edimburgo. A ideia por trás deste resultado é uma conexão notável entre a teoria quântica de campos e teoria da relatividade de Einstein.

Um livro de receitas para Spacetime

Todo mundo sabe das transições entre as fases líquida, sólida e gasosa. Mas também tempo e espaço podem sofrer uma transição de fase, como os físicos Steven Hawking e Don Page apontou em 1983. Eles calcularam que o espaço vazio pode se transformar em um buraco negro a uma temperatura específica.

Pode um processo similar criar todo um universo em expansão como o nosso? Daniel Grumiller da Universidade de Tecnologia de Viena olhou para isso, juntamente com colegas dos EUA e da Grã-Bretanha. Seus cálculos mostram que há realmente uma temperatura crítica em que, de um espaço-tempo plano vazio se transforma em um universo em expansão com a massa. “O espaço-tempo vazio começa a ferver, forma pequenas bolhas, um dos que se expande e, eventualmente, leva-se tudo do espaço-tempo”, explica Grumiller.

Para que isso seja possível, o universo tem de rodar - para que a receita para a criação do universo é “aplicar calor e agitação”. No entanto, a rotação necessária pode ser arbitrariamente pequena. Em um primeiro passo, um espaço-tempo com apenas duas dimensões espaciais foi considerada. “Mas não há nenhuma razão para que o mesmo não seja verdade, com um universo com três dimensões espaciais”, diz Grumiller.

Olhando para a estrutura do universo

O nosso próprio universo parece não ter entrado em vigor desta maneira. O modelo de fase de transição não se destina a substituir a teoria do Big Bang. “Hoje, os cosmólogos sabem muito sobre o início do universo - não estamos desafiando suas descobertas. Mas estamos interessados ​​na questão, que as transições de fase são possíveis para o tempo e o espaço e como a estrutura matemática do espaço-tempo pode ser descrita”, diz Grumiller.

A nova teoria é o próximo passo lógico após a chamada “AdS-CFT”, uma conjectura apresentada em 1997, que influenciou fortemente a investigação fundamental física desde então. Ele descreve uma ligação peculiar entre as teorias da gravidade e teorias de campo quântico - duas áreas que, à primeira vista, não têm muito em comum. Em certos casos limites, de acordo com AdS-CFT, declarações de teorias quânticas de campo podem ser traduzidas em afirmações sobre teorias gravitacionais e vice-versa. Isso é quase tão surpreendente quanto a ideia de fazer declarações sobre uma pedra caindo no chão por realmente calcular a temperatura de um gás quente. Duas áreas completamente diferentes estão sendo conectadas - mas funciona.

Nesse tipo de correspondência, a teoria quântica de campos é sempre descrita em menos de uma dimensão do que a teoria gravitacional. Isso é chamado de “princípio holográfico”. Semelhante a um holograma bidimensional que pode representar um objeto tridimensional, uma teoria quântica de campos com duas dimensões espaciais pode descrever uma situação física em três dimensões espaciais.

Um princípio de correspondência para planos espaços-tempos

Para fazer isso, os cálculos gravitacionais geralmente tem que serem feitos com uma espécie exótica de geometria - no chamado “Anti-de-Sitter-espaços”, que são bastante diferentes da geometria plana que estamos acostumados. No entanto, tem-se suspeitado por um tempo, que pode ser uma versão semelhante do “princípio holográfico” para espaços-tempos planos. Mas por muito tempo não houve nenhum modelo mostrando isso.

No ano passado, Daniel Grumiller e colegas estabeleceram um modelo deste tipo (em duas dimensões espaciais, para simplificar). Isto levou à questão atual; transições de fase em teorias quânticas de campo são bem conhecidas. Mas, por razões de simetria, isto significaria que as teorias gravitacionais devem apresentar transições de fase também.

“No começo, este era um mistério para nós”, diz Daniel Grumiller. “Isso significaria uma fase de transição entre um espaço-tempo vazio e um universo em expansão. Para nós, isso soou extremamente implausível. “Mas os cálculos mostraram exatamente isso. “Estamos apenas começando a entender essas relações de correspondência notáveis”, diz Daniel Grumiller. Que novas ideias sobre nosso próprio universo podem ser derivadas a partir disto, é difícil dizer - só o espaço-tempo dirá.

Publicações:

• Arjun Bagchi, et al., “Evolução Cósmica da Fase de Transição de Three-Dimensional espaço plano”, Phys. Rev. Lett. 111, 181301, 2013; DOI: 10.1103/PhysRevLett.111.181301
•  Arjun Bagchi, et al., “Flat-Space quiral Gravity”, Phys. Rev. Lett. 109, 151301, 2012; DOI: 10.1103/PhysRevLett.109.151301

PDF cópia dos estudos:

• A evolução cósmica de transição de fase do espaço plano em 3 dimensões
• Plano-Espaço quiral Gravidade

Fonte original: http://scitechdaily.com

Fonte: http://www.etseetc.com