Os resultados mais recentes das medições da radiação cósmica de fundo em micro-ondas

O Universo foi formado há cerca de 13,8 mil milhões de anos num grande clarão de luz: o Big Bang. Aproximadamente 380.000 anos mais tarde, depois da matéria (principalmente hidrogénio) ter arrefecido o suficiente para a formação de átomos neutros, a luz foi capaz de atravessar o espaço livremente. Essa luz, a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, chega até nós de todas as direções do céu e de maneira uniforme… ou assim parecia à primeira vista. Nas últimas décadas, os astrónomos descobriram que a radiação tem ondulações e saliências fracas a um nível de brilho de apenas uma parte em cem mil – as sementes para estruturas futuras, como galáxias.

Os astrónomos conjeturaram que estas ondulações também contêm traços de uma explosão inicial de expansão – a chamada inflação – que inchou o novo Universo em 33 ordens de magnitude nuns meros 10^-33 segundos. As pistas sobre a inflação devem estar vagamente presentes na forma como as ondulações cósmicas estão curvadas, um efeito devido às ondas gravitacionais na infância cósmica que deverá ser talvez cem ou mais vezes mais ténue do que as próprias ondulações.

O efeito de ondulação produz padrões de luz conhecidos como “polarização de modo-B” e espera-se que seja excessivamente fraco. Outros processos exóticos estão em ação no Universo para tornar esta medição assustadora ainda mais desafiante. O principal é o brilho fraco das partículas de poeira na nossa Galáxia que foram alinhadas por campos magnéticos. Esta luz também é polarizada e pode ser torcida por campos magnéticos para produzir padrões de polarização de modo-B. As ondas de rádio da nossa Galáxia podem produzir efeitos semelhantes. Há cerca de seis anos, astrónomos do Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian que trabalham no Polo Sul relataram a primeira evidência para tal ondulação, a “polarização de modo-B”, a níveis consistentes com modelos simples de inflação, mas as medições subsequentes em diferentes frequências (ou cores) do espectro de micro-ondas revelaram que o sinal pode ser explicado pela poeira galáctica.

Nos anos que se seguiram às primeiras medições da polarização de modo-B, os astrónomos continuaram as suas observações meticulosas, adicionando dados poderosos de novos telescópios em muitas frequências diferentes operando no Polo Sul. Os astrónomos do Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian e uma grande equipa de colegas acabaram de concluir uma análise de todos os dados das experiências BICEP2, Keck Array e BICEP3 no Polo Sul até 2018 e correlacionaram os resultados com resultados das missões espaciais Planck e WMAP da radiação cósmica de fundo em micro-ondas (embora a recolha de dados dessas missões espaciais tenha terminado em 2013 e 2010, o processamento de dados ainda continua e os cientistas usaram a versão de 2018). Os novos resultados fazem melhoramentos às melhores restrições anteriores da ondulação, por mais ou menos um factor de dois, e agora fornecem uma orientação poderosa sobre os tipos de modelos de inflação que poderiam descrever os primeiros momentos do Universo.

Uma ampla classe de modelos simples está agora amplamente descartada. A equipa relata que os mais favorecidos da classe restante de modelos preveem ondas gravitacionais primordiais em níveis que devem ser detetadas (ou descartadas) na próxima década com telescópios atualizados no Polo Sul. A equipa já está em processo de atualização do sistema BICEP e espera triplicar os melhoramentos em cinco anos, o suficiente para definir restrições rígidas aos modelos inflacionários.

// Centro para Astrofísica | Harvard & Smithsonian (comunicado de imprensa)
// Artigo científico (Physical Review Letters)
// Artigo científico (arXiv.org)

Saiba mais:

Universo:
A expansão acelerada do Universo (Wikipedia)
Universo (Wikipedia)
Idade do Universo (Wikipedia)
Estrutura a grande-escala do Universo (Wikipedia)
Big Bang (Wikipedia)
Cronologia do Big Bang (Wikipedia)
Modelo Lambda-CDM (Wikipedia)

Radiação cósmica de fundo em micro-ondas:
Wikipedia

BICEP3:
Página principal
Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica
Wikipedia

Observatório Planck:
ESA (ciência e tecnologia)
ESA (centro científico)
ESA (página de operações)
NASA
Arquivo do Legado Planck (ESA)
Wikipedia

WMAP:
NASA
Wikipedia