Uma pergunta incômoda desafia a Cosmologia: o que existia antes do Big Bang? Para respondê-la, é preciso trilhar o caminho desde flutuações quânticas subatômicas até a formação das galáxias. Algo ocorreu antes da fase quente conhecida como Big Bang, preparando o cenário para o Universo que observamos hoje.
O inverno cósmico e o desacoplamento de partículas
Nos primórdios, o Cosmos era homogêneo, com variações mínimas entre regiões. Esse plasma primordial, segundo a mecânica quântica, não era vazio: partículas colidiam e interagiam via interação nuclear fraca. À medida que o Universo se expandia, as colisões diminuíram. Apenas um segundo após o início da expansão, as partículas congelaram, e os neutrinos se desacoplaram, propagando-se livremente. Esses neutrinos são candidatos a explicar por que o Universo é composto principalmente de matéria, e não de antimatéria.
Cerca de 380 mil anos depois do Big Bang, os fótons se desacoplaram, tornando o plasma transparente. Desde então, viajam quase sem obstáculos, formando a radiação cósmica de fundo em micro-ondas — o "eco" do início do Universo. O Big Bang quente descreve com precisão essa etapa fria e diluída, mas antes dela ocorreram eventos cruciais.
A inflação cósmica: expansão acelerada e origem das estruturas
O período anterior foi de expansão acelerada do espaço-tempo, chamado inflação. Durou uma fração de segundo e explica a homogeneidade observada, a geometria espacial quase plana e as pequenas perturbações que cresceram por gravidade. A inflação agiu como um campo que preenchia todo o espaço, perdendo energia lentamente. A energia não apenas esticou o Universo, mas também criou ondulações suaves, orientando o movimento da matéria.
O que há de belo na inflação é que ela ampliou as perturbações primordiais surgidas no plasma energético. As flutuações quânticas, minúsculas e aleatórias, foram esticadas de escalas subatômicas para escalas macroscópicas, tornando-se variações de densidade. Quando a matéria entrou em cena, a gravidade agiu sobre essas variações, formando galáxias, aglomerados e vazios.
A pegada quântica no Universo primitivo
De acordo com a física quântica, em um campo como o plasma primordial, há variações mínimas na densidade de energia. Durante a inflação, essas flutuações foram ampliadas exponencialmente, transformando-se em sementes de estruturas cósmicas. A existência dessas flutuações é a condição mínima para que exista qualquer estrutura em escalas maiores. Elas deixaram traços na radiação cósmica de fundo, fósseis das irregularidades quânticas do início do Universo.
Tradicionalmente, o estudo do Universo focava como a gravidade atrai a matéria. Hoje, busca-se detectar a pegada quântica primitiva, a origem das flutuações. A natureza probabilística dessa fase quântica foi responsável pela organização da matéria. Enquanto aguardamos a unificação da gravidade com as demais forças, avançamos na compreensão de como cooperaram para criar um Universo capaz de abrigar seres que empreendem essa busca.
Este artigo foi publicado originalmente na revista Telos, da Fundação Telefónica. Ruth Lazkoz não presta consultoria, trabalha, possui ações ou recebe financiamento de qualquer empresa ou organização que poderia se beneficiar com a publicação deste artigo e não revelou nenhum vínculo relevante além de seu cargo acadêmico.
