Por: George Musser

As singularidades são o lixo tóxico da cosmologia. Assim como as crianças deixadas sozinhas, as teorias são alertadas a não tocar em nada com densidade ou temperatura infinitas: o instante zero do Big Bang ou o centro de um buraco negro.

Nessas chamadas “sigularidades”, a Física se dissolve na metafísica. E tais situações matemáticas não adimitem explicações: são o que são. Incapazes de lidar com elas, os cosmólogos usualmente optam por varrê-las para baixo do tapete. Exemplo: A inflação cósmica, o mecanismo pelo qual o nosso Universo se expandiu de forma superacelerada, uma fração de segundo após o Big Bang. A teoria da inflação não elimina a singularidade inicial, simplesmente a isola do Universo atual. Com ela, a singularidade e colocada numa espécie de “quarentena”.

Hoje, no entanto, a descontaminação das singularidades está se tornando uma opção viável, especialmente com o amadurecimento da Teoria das Cordas. Recentemente, os cosmólogos Paul Steinhardt (Universidade de Princeton) e Neil Tarck (Universidade de cambridge), baseando-se num trabalho anterior do estudante de graduação Justin Khoury, e os estudiosos da Teoria das Cordas Burt Ovrut (Universidade da Pennsylvania) e Nathan Seidberg (Instituto de Estudos Avançados de Princeton) propuserm que o Big Bang não é um evento único, mas parte de um ciclo recorrente.

A descontaminação das singularidades tem sido um dos maiores feitos da Teoria das Cordas. De acordo com ela, as partículas elementares constituem-se de filamentos trançados que tem equivalências multidimensionais conhecidas como “branas”. O tamanho intrínseco das cordas e das branas impede que elas desabem em pontos de densidade infinita. A teoria tem alcançado algum sucesso em explicar os buracos negros como um novo de partícula, e na última década, inspirou diversas alternativas à visão atual da inflação cósmica.

Como em algumas dessas alternativas, o modelo cíclico é baseado na idéia de que nosso Universo é um brana tridimensional que encerra um espaço em quatro dimensões. Outra brana – um universo paralelo – se localiza a uma distância a uma distância subsubatômica do nosso. Esse universo estaria mais próximo de nós do que de nossa própria pele, embora não seja possível vê-lo ou tocá-lo.

Essas duas branas agiriam como se estivessem unidas por uma mola, que as puxaria para perto quando estivessem muito separadas e as separaria quando estivessem próximas demais. então, elas oscilariam, uma em relação à outra. Periodicamente, as branas se tocariam e ressoariam como címbalos. Para aqueles como nós, presos em uma dessas branas, a colisão pareceria exatamente com um Big Bang. A sopa primordial seria a energia contida entre as branas quando eles se tocaram. As flutuações de densidade que semearam as galáxias teriam começado como “rugas” nas branas.

Muitos dos modelos cosmológicos se aprofundaram na questão dessas flutuações de densidade. Observações indicam que as flutuações tiveram a mesma amplitude, não importando seu tamanho. O modelo cíclico – o único além da inflação a contemplar o fenômeno – prediz exatamente isso. E, ao contrário do que ocorre com a inflação, incorpora naturalmente a energia escura, que está causando agora a aceleração de expansão cósmica: ela não seria nada além da energia elástica.

Como uma bomba de bicicleta, o movimento oscilatório em quatro dimensões inflaria o volume de nossas três dimensões. O bombeamento ocasionaria um pequeno refluxo, de forma que, antes da colisão, as branas sofreriam uma pequena contração. Mas, a densidade nunca se tornaria infinita, “A única coisa singular é que uma dimensão encolhe a zero por um momento”, diz Turok. “Essa é a mais gentil de todas as singularidades possíveis”.

Infelizmente, uma singularidade gentil ainda é uma singularidade. A Teoria das Cordas é muito provisóriapara desintoxicá-la por completo. Então, os pesquisadores não podem ter certeza de que alguns efeitos inesperados não acabem desfazendo a preparação cuidadosa de cda ciclo a partir do ciclo anterior. “Como as pequenas perturbações entram nos colapsos e saem deles?”, pergunta o célebre cosmólogo Andrei Linde, da Universidade de Stanford, um dos maiores críticos do modelo. “É como atirar uma cadeira num buraco negro e esperar que ela se rematerialize mais tarde”. Esse não é o único problema: o comportamento preciso das forças elásticas, por exemplo, parece um tanto ad hoc.

O que quer que aconteça com o modelo, ele encorajou os cosmólogos a questionar a sabedoria convencional. Gabriele Veneziano, do CERN, um pioneiro tanto na Teoria das Cordas, como de sua aplicação à cosmologia, diz que, graças em parte ao trabalho de Turok, Steinhardt e colegas, “nossa comunidade está muito mais preparada para aceitar que o Big Bang foi resultado de alguma coisa do que a causa de tudo.

Para saber mais:

Vídeo: Universos Paralelos (45min. de duração)