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Luz alterada no início do universo pode desvendar energia escura — ou algo novo

Daniele Cavalcante
·4 minuto de leitura

Dois cientistas conseguiram observar a polarização da luz na radiação cósmica de fundo em micro-ondas (CMB), e aparentemente foram capazes de medir o quanto os fótons dessa luz mudaram de orientação. Trata-se de uma das primeiras luzes emitidas após o nascimento do cosmos no Big Bang, então uma alteração nesses fótons de luz significa uma física desconhecida no universo primitivo. Se o artigo dos cientistas estiver correto, essa é a primeira vez em que essa polarização é medida com alta precisão.

A polarização da luz é uma medida que cientistas podem calcular a respeito da orientação dos fótons dessa luz, ou melhor, como ela teria sido “filtrada” numa direção preferencial. Por exemplo, se um fóton tem orientação igual a zero significa que ele não girou em nenhum momento durante sua viagem desde a fonte (o objeto luminoso que criou este fóton) ao seu olho (que é onde o fóton permite que você veja essa luz). Para que esse fóton gire de algum modo, ele precisa interagir com algo, e assim a luz é alterada, por assim dizer. A polarização da luz da CMB é de extrema importância para entender como o universo nasceu e evoluiu.

Por que detectar a polarização?

Linha cronológica do universo, considerando a hipótese da inflação cósmica; a CMB é representada aqui no espaço verde, logo após a inflação. Os fótons da CMB ainda viajam até nós e podem ser detectados (Imagem: Reprodução/NASA/WMAP)
Linha cronológica do universo, considerando a hipótese da inflação cósmica; a CMB é representada aqui no espaço verde, logo após a inflação. Os fótons da CMB ainda viajam até nós e podem ser detectados (Imagem: Reprodução/NASA/WMAP)

Essa polarização de fato existe, ou seja, a luz inicial do universo mudou de alguma forma. Mas é preciso saber quando e o porquê. Ela foi descoberta há algum tempo, mas não é tão simples determinar quando ocorreu o giro da luz porque essa mesma luz pode ter sido alterada muito depois do Big Bang, durante a longa jornada até a Terra — que é onde os instrumentos detectores de CMB estão localizados. Por exemplo, os fótons da CMB podem ser alterados pela poeira interestelar. Mas não é dessas alterações ocorridas perto do nosso planeta que os cientistas estão atrás, e sim de algo que veio de muito longe e viajou por muitos bilhões de anos.

É nessa tarefa hercúlea que os autores do novo artigo alegam terem obtido algum sucesso. Eles acharam um meio de medir a polarização da CMB e encontraram uma alteração nela, ou seja, a orientação dessa luz não é igual a zero. Isso significa que a luz mudou logo nos primeiros instantes do universo através de alguma interação desconhecida. Mas interação com o quê? Bem, os autores Yuto Minami e Eiichiro Komatsu, responsáveis pelo estudo publicado na Physical Review Letters, têm motivos para dizer que talvez a responsável por essa polarização foi a famosa energia escura (uma energia proposta que seria o motor da expansão do universo). Se comprovada, essa descoberta seria capaz de mudar os rumos da astrofísica.

Alguns físicos teóricos buscam na polarização original da CMB respostas para muitas perguntas e a confirmação de algumas hipóteses. Por exemplo, a ideia da inflação cósmica (uma Era que teria ocorrido nos primeiros instantes após o Big Bang) poderia ser comprovada — ou descartada — através de uma detecção extremamente precisa dessa polarização. Mas até hoje, os astrônomos não obtiveram muito sucesso em obter dados com a certeza necessária para bater o martelo na questão.

Energia escura

Algo está causando e acelerando a expansão do universo; os astrônomos chamam isso de energia escura, mas ninguém sabe sobre sua natureza (Imagem: Reprodução/ESO)
Algo está causando e acelerando a expansão do universo; os astrônomos chamam isso de energia escura, mas ninguém sabe sobre sua natureza (Imagem: Reprodução/ESO)

De acordo com Minami, pode ser que a energia escura seja a responsável pelo giro dos fótons no nascimento do universo, mesmo que indiretamente. "Talvez haja alguma partícula desconhecida, que contribui para a energia escura, que talvez rotacionou a polarização dos fótons", disse. Ele acredita que seja uma partícula desconhecida porque uma interação como essa viola o princípio da simetria — uma regra da física que, grosso modo, implica que tudo tenha uma contraparte que se parece e se comporta da mesma maneira, mesmo em um sistema invertido.

Se o universo logo após o Big Bang estivesse seguindo o princípio da simetria, os fótons da CMB não poderiam ser alterados naquele momento. Apenas uma partícula desconhecida pode explicar isso. E, bem, a energia escura é algo desconhecida o suficiente para se encaixar nessa equação, mas conhecida o suficiente para deduzirmos que existe. Mas como enfatizado antes, não é possível ter total certeza sobre esses resultados ainda. Mesmo Minami reconhece ser mais provável que a polarização detectada e descrita em seu artigo tenha ocorrido enquanto a luz já viajava em direção à Terra. Apenas novos estudos e instrumentos altamente sensíveis poderão colocar os resultados de Minami e Komatsu à prova.

Fonte: Canaltech

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