O que existia antes do Big Bang?

Será que algum dia saberemos o que aconteceu antes do Big Bang? Esta não é uma questão apenas filosófica: há alguns aspectos que podem vir a ser cientificamente testados.

Por muito tempo o homem achou que o Universo – por definição, tudo que tem existência física – era de idade infinita, ou com uma idade que poderia ser medida em gerações humanas, como contado por muitas mitologias. Porém, graças aos estudos da taxa de expansão do Universo, sabemos que há cerca de 13,8 bilhões de anos tudo que podemos observar veio de uma expansão a partir de um ponto menor que um átomo, o Big Bang. O modelo do Big Bang é a melhor explicação que temos para a aparência do cosmos atual, mas ele tem suas limitações – como o fato de que não responde a algumas perguntas fundamentais, como “o que veio antes do Big Bang?” (se é que veio alguma coisa). Mas antes de tentar entender as possíveis respostas, é preciso primeiro entender a pergunta.

Inflação

O Universo pode ser definido como tudo o que existe em um sentido físico, mas nós podemos observar apenas uma parte dele. Olhando ao redor vemos galáxias por todos os lados, e elas todas se parecem umas com as outras, não há uma direção especial no espaço… Isso significa que o Universo não tem “bordas” (ou um centro).

Se fossemos movidos instantaneamente para uma galáxia distante, veríamos um cosmos semelhante ao que vemos da Terra, com um raio efetivo de 46 bilhões de anos-luz. Não podemos ver além desse raio, não importa onde estejamos posicionados.

Por vários motivos os cosmologista acreditam que o Universo sofreu um processo de inflação em seus primórdios – uma expansão rápida logo após o Big Bang. Com a expansão, veio o resfriamento, e, passados cerca de 380.000 anos do Big Bang, o Universo ficou transparente, e a luz daquela época pode ser percebida hoje como a radiação cósmica de fundo (CMB, na sigla em inglês de Cosmic Microwave Background). 

Essa radiação foi examinada por meio de telescópios espaciais como o COBE, WMAP e, mais recentemente, o Planck, e cientistas perceberam que ela é bastante suave, mas não totalmente uniforme: contém irregularidades que eram minúsculas e ficaram imensas com a inflação, e se tornaram as sementes para os objetos em larga escala, como galáxias e grupos de galáxias vistos hoje.

Existem várias versões possíveis para a inflação, mas o ponto essencial é que as flutuações aleatórias de temperatura e densidade produzidas pelo Big Bang foram suavizadas pela expansão rápida, como um balão murcho e enrugado se torna um objeto liso quando inflado. Mas a inflação teria acontecido tão rápido que o Universo passou a ter regiões desconectadas – universos paralelos – que podem até mesmo ter leis físicas diferentes.

A inflação produziria muitas ondas gravitacionais – flutuações na estrutura do espaço e tempo – que por sua vez deixariam as marcas na radiação cósmica de fundo. As ondas gravitais no início do Universo teriam agitado o espaço-tempo, criando um ambiente que distorceu a emissão de luz.  

Universos de bolso

Entretanto, nada disso nos informa o que veio antes do Big Bang. Em muitos modelos inflacionários, bem como em teorias do Big Bang mais antigas, este é o único Universo que existe, ou, pelo menos, o único que podemos observar.

Uma exceção é o modelo conhecido como inflação eterna. Nele, o Universo Observável é parte de um “Universo de bolso”, uma bolha em uma enorme espuma de inflação. Na nossa bolha particular, a inflação começou e parou, mas em outros universos desconectados do nosso a inflação pode ter propriedades diferentes. A inflação eterna esvaziou as regiões fora das bolhas, eliminando toda a matéria ali – não há estrelas, galáxias ou qualquer coisa reconhecível.

Se a inflação eterna está correta, o Big Bang é a origem do nosso universo-bolha, mas não de todo o Universo, que pode ter uma origem muito anterior. Se algum dia tivermos evidências dos multiversos, elas serão indiretas, mesmo com a confirmação da inflação feita pelo telescópio Planck e outros. Em outras palavras, a inflação eterna pode responder sobre o que precedeu o Big Bang, mas ainda vai deixar a questão da origem última fora de alcance.

Ciclos de trilhões de anos

Muitos cosmologistas consideram o modelo inflacionário como o pior modelo que temos. As propriedades gerais da inflação são interessantes, graças à sua utilidade para resolver problemas difíceis em cosmologia, mas certos detalhes são complicados. O que causou a inflação? Como ela começou e quando terminou? Se a inflação eterna está correta, quantos universos-bolha podem existir com propriedades semelhantes às do nosso? Houve um “Big Bang Maior” que originou o multiverso? E, finalmente (o que diferencia a ciência da filosofia), podemos testar estas hipóteses?

Existe uma alternativa ao modelo inflacionário, que evita estas questões, e responde o que havia antes do Big Bang. Se o modelo de universo cíclico de Paul Steinhardt e Neil Turok estiver certo, o Universo reside dentro de um vazio em uma dimensão maior. Junto do nosso universo há um universo paralelo que não podemos observar diretamente, mas que está conectado com o nosso pela gravidade.

O Big Bang não seria o início, mas um momento em que duas “branas” (termo que deriva de “membranas”) colidiram. O Universo no modelo cíclico está entre períodos em que as branas estão se afastando, com expansão acelerada, e novos Big Bangs estariam em períodos em as branas colidem novamente. Como cada ciclo levaria trilhões de anos para se completar, o universo seria infinitamente velho, evitando os problemas filosóficos dos modelos inflacionários.

Embora o universo cíclico não seja popular entre os cosmologistas, ele pelo menos poderia ser descartado pela observação: se a “assinatura gravitacional” da inflação for encontrada, o modelo cíclico já era… mas o modelo cíclico, por sua vez, não está completo – ele não explica quanta energia escura há no universo, por exemplo. E atualmente não há evidência física que o diferencie dos modelos inflacionários.

Se você acha que todas estas opções são espantosas, pode ter certeza de que os cientistas pensam o mesmo. Como o universo observável está em expansão acelerada, sem sinal de que vá entrar em colapso mesmo no futuro mais distante, por que haveria um cosmos com um início mas sem um fim semelhante? Se a inflação ou o Big Bang apaga as informações sobre o que veio antes (se é que algo veio), será que não estamos discutindo quantos anjos poderiam dançar Gangnam Style na cabeça de um alfinete? Mesmo se a inflação eterna ou o modelo cíclico forem corretos, eles colocam a questão da origem de tudo no campo do que não pode ser testado.

Em dez ou cem anos, as questões e métodos que usamos para responder estas questões provavelmente terão evoluído. Por enquanto, ainda não está claro como podemos saber o que precedeu o Big Bang.

Fontes: [BBC]