Há quase 14 mil milhões de anos, o Universo em que vivemos surgiu através de um evento extraordinário, o Big Bang. Na primeira fracção de segundo da sua existência, o Universo expandiu-se de forma exponencial, estendendo-se muito para além do alcance dos nossos melhores telescópios. E tudo isto era apenas teoria.

Mas eis que investigadores da colaboração BICEP2 (Background Imaging of Cosmic Extragalactic Polarization) anunciaram hoje a primeira evidência directa desta inflação cósmica. Os dados obtidos representam também as primeiras imagens de ondas gravitacionais, ou ondulações no espaço-tempo. Estas ondas têm sido descritas como os "primeiros tremores do Big Bang." Os dados confirmam ainda uma ligação profunda entre a mecânica quântica e a relatividade geral.

"A detecção deste sinal é um dos objectivos mais importantes da cosmologia. Um grande trabalho realizado por uma grande equipa levou-nos até este ponto", disse John Kovac (do Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics), líder da colaboração BICEP2.

Estes resultados inovadores vieram de observações realizadas pelo telescópio do BICEP2 para a radiação cósmica de fundo (CMB), que varre o céu a partir do Pólo Sul à procura de um efeito ténue nesta radiação. A CMB preenche cada centímetro cúbico do Universo observável com cerca de 400 fotões de microondas. É praticamente uniforme em todas as direcções, mas flutuações minúsculas fornecem pistas sobre as condições existentes no Universo primitivo. Por exemplo, pequenas diferenças na temperatura de todo o céu mostram as regiões em que o Universo era mais denso, condensando-se eventualmente em galáxias e enxames galácticos.

Como a radiação cósmica de fundo é uma forma de luz, ela exibe todas as propriedades da luz, incluindo a polarização. Na Terra, a luz solar é dispersada pela atmosfera tornando-se polarizada, razão pela qual os óculos com lentes polarizadas ajudam a reduzir o brilho. No espaço, a radiação cósmica de fundo foi dispersada por átomos e electrões polarizando-se também.

"A nossa equipa procurou um tipo especial de polarização ao qual se dá o nome de polarização modo-B, que representa um padrão de curvado nas orientações polarizadas da luz primitiva", disse o co-líder da investigação Jamie Bock (Caltech/JPL).

As ondas gravitacionais comprimem o espaço-tempo enquanto viajam, e essa compressão produz um padrão claro na radiação cósmica de fundo. As ondas gravitacionais, tal como as ondas de luz, têm uma tendência determinada para a polarização à esquerda ou à direita.

"O padrão de modo-B é uma assinatura única de ondas gravitacionais devido à tendência determinada da polarização. Esta é a primeira imagem directa de ondas gravitacionais no céu primordial", disse o co-líder da investigação Chao-Lin Kuo (Stanford/SLAC).

A equipa examinou áreas no céu medindo de um a cinco graus (duas a dez vezes o diâmetro da lua cheia). As observações foram realizadas no Pólo Sul, onde o ar frio e seco é estável.

"O Pólo Sul é o que de mais próximo temos do espaço aqui na terra", disse Kovac . "É um dos locais mais secos e límpidos, perfeito para observar as micro-ondas fracas do Big Bang."

Os membros da equipa ficaram surpreendidos ao detectarem um sinal de polarização de modo-B consideravelmente mais forte do que o esperado por muitos dos cosmólogos. Analisaram os dados por mais de três anos esforçando-se por afastar quaisquer erros. Consideraram também a possibilidade da poeira existente na nossa galáxia poder produzir o padrão observado, mas os dados sugeriram que isso era altamente improvável. "Foi como procurar uma agulha num palheiro, mas em vez disso encontrámos um pé-de-cabra", disse o co-líder Clem Pryke (Universidade do Minnesota).

Quando lhe pediram para comentar as implicações desta descoberta, Avi Loeb, teórico de Harvard, disse: "Este trabalho oferece uma nova luz sobre algumas das nossas perguntas mais básicas: Porque existimos? Como surgiu o Universo? Estes resultados não são apenas uma prova concreta para a inflação, eles também nos dizem quando a inflação ocorreu e quão poderoso foi o processo."

Fonte da notícia: http://www.cfa.harvard.edu/news/2014-05