Inflação Cósmica

Inflação cósmica é a teoria de que, na primeira fração de segundo após o Grande explosão, o universo passou por uma breve explosão de expansão incrivelmente rápida e acelerada - aumentando de tamanho por um fator de pelo menos 10²⁶ em menos de 10⁻³² segundos. Proposta por Alan Guth em 1980 e aperfeiçoada por outros, a inflação foi concebida para resolver vários enigmas que o modelo padrão do Big Bang não conseguia explicar por si só.

Os problemas que a inflação resolve

O problema do horizonte pergunta por que o universo parece tão uniforme. Regiões em lados opostos do céu têm temperaturas quase idênticas, mas no modelo simples do Big Bang nunca estiveram suficientemente próximas para trocar luz e uniformizar-se. A inflação resolve isso propondo que todo o universo visível cresceu a partir de uma única pequena mancha que foi em contato antes que a inflação os separasse. O problema de planicidade pergunta por que a geometria do espaço é tão precisamente plana; a inflação responde que qualquer curvatura inicial foi esticada, assim como a superfície de um balão inflado parece mais plana à medida que aumenta. A inflação também dilui relíquias exóticas, como os monopólos magnéticos, que outras teorias prevêem, mas que nunca observamos.

Sementes de galáxias provenientes de ruído quântico

O sucesso mais poderoso da inflação é quase poético. Minúsculo flutuações quânticas no campo em inflação teria sido esticado até um tamanho astronômico, congelando-se em variações minúsculas na densidade em todo o cosmos. Essas variações tornaram-se as sementes em torno das quais a matéria mais tarde entrou em colapso em galáxias e aglomerados. Notavelmente, o padrão que a inflação prevê - um espectro de flutuações quase, mas não exatamente, uniforme - corresponde às ondulações medidas no fundo cósmico em micro-ondas com impressionante precisão.

Testando a inflação

Como o mecanismo básico existe em muitas versões, os físicos testam a inflação através dos pequenos detalhes dessas flutuações primordiais. Duas armaduras de clave são ondas gravitacionais primordiais (o que imprimiria uma reviravolta especial na polarização do fundo de microondas) e não gaussianidade - desvios estatísticos sutis de um padrão perfeitamente aleatório que revelaria como o campo inflado interagia consigo mesmo. Medir isso é um objetivo central da cosmologia moderna.

Um equívoco comum

A inflação não é a explosão do Big Bang em si e não é a matéria voando pelo espaço. É um alongamento rápido do próprio espaço, impulsionado por um campo peculiar de alta energia, ocorrendo antes da fase quente e densa geralmente retratada como o Big Bang. A inflação prepara o cenário; a familiar bola de fogo do Big Bang o segue.

O que a inflação realmente prevê

A inflação é testável porque faz previsões específicas e mensuráveis ​​sobre as flutuações primordiais. O padrão deve ser quase invariante à escala, mas ligeiramente inclinado, descrito pelo índice espectral n_s, que modelos simples prevêem ser um pouco abaixo de 1. As medições do satélite Planck fornecem

n_s ≈ 0.965 ± 0.004

— significativamente diferente de 1, exactamente como a inflação antecipou. A inflação também prevê um cenário de ondas gravitacionais primordiais, cuja força é definida pela razão tensor-escalar r. Nenhuma onda primordial foi detectada ainda, e o limite de corrente (r <0,04) já descartou uma série de modelos outrora populares. Esta combinação - uma ligeira inclinação confirmada mais limites de aperto r – é como os cosmólogos estão constantemente a restringir qual versão da inflação, se alguma, descreve o nosso universo.