Nas raízes do cosmos: o congresso do Observatório do Vaticano em homenagem a Georges Lemaître

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18 Maio 2017

O congresso Black Holes, Gravitational Waves and Space-Time Singularities [Buracos negros, ondas gravitacionais e singularidades do espaço-tempo] em honra ao Mons. Georges Lemaître, considerado o pai da teoria do Big Bang, e ao seu legado científico foi realizado de 9 a 12 de maio, no sugestivo marco da sede do Observatório do Vaticano em Castel Gandolfo.

A reportagem é de Alfio Bonanno, Gabriele Gionti e Fabio Scardigli, publicada no jornal L’Osservatore Romano, 17-05-2017. A tradução é de Moisés Sbardelotto.

Trinta e cinco participantes da África, Ásia, Europa e Estados Unidos animaram esse evento, promovido pelo Instituto Nacional de Astrofísica (INAF) e pelo Instituto Nacional de Física Nuclear (INFN) da Itália. Na véspera do início dos trabalhos, na noite de 8 de maio, realizou-se uma recepção oficial que contou com a presença, dentre outros, do cardeal Giuseppe Bertello, presidente do Governatorato, que, em um discurso, lembrou o falecido padre jesuíta William Stoeger, cosmólogo do Observatório do Vaticano.

Durante três dias de intenso debate (no último dia, houve uma audiência com o papa), os participantes tiveram a possibilidade não só de expor as suas teses através das apresentações orais, mas também de participar, no fim de cada dia, de uma discussão sobre os principais assuntos abordados.

Essa fórmula de debate, junto com o singular clima de acolhida e de estímulo intelectual que é próprio do Observatório do Vaticano, permitiu discussões criativas e produtivas entre expoentes de diversas comunidades científicas muito distantes entre si: observadores, teóricos e historiadores da física tiveram a possibilidade de encontrar uma linguagem comum e de definir e focar os desafios mais importantes da cosmologia e da astrofísica moderna.

Um tema central de todas as discussões foi a física dos buracos negros. Os buracos negros, no centro também da atividade científica do Mons. Lemaître, contêm singularidades do espaço-tempo, e, ao seu redor, pensa-se que as leis da física perdem completamente a validade.

Um dos principais debates foi o problema da perda de informação (unitariedade) que ocorre dentro de um buraco negro. A solução desse problema, junto com o da singularidade do espaço-tempo no instante do Big Bang, exigiria, obrigatoriamente, para muitos cientistas, a necessidade de introduzir uma teoria, a gravidade quântica, que unifique a relatividade geral de Einstein, que descreve o universo em grande escala, com a mecânica quântica do microcosmo atômico e subnuclear. Por isso, falou-se também dos buracos negros quânticos. Estes mostram que as suas singularidades centrais desaparecem por efeitos quânticos.

Há pelo menos três abordagens para a gravidade quântica: a Asymptotic Safety, a Loop Quantum Gravity e a teoria das cordas. Em todas essas abordagens, surgiu das discussões que a teoria dos campos quânticos, que descreve o mundo subnuclear, não é suficiente para descrever também o comportamento em pequenas escalas da gravidade. Essas várias abordagens para a gravidade quântica fazem surgir mais aspectos da gravidade em pequena escala que a teoria dos campos quântica não contempla.

Uma das provas fundamentais para a teoria do Big Bang foi a descoberta da radiação de fundo cósmica (CMB). Mede-se que todos os pontos sobre a CMB estão na mesma temperatura. Isso implica a necessidade de introduzir um mecanismo, que se chama de inflação cosmológica, que envolve uma expansão exponencial do universo logo após o Big Bang. A inflação sai do congresso como o modelo mais confiável. No entanto, algumas das suas implicações, como o multiverso, a possibilidade da existência de mais de um universo, foram seriamente questionadas.

Uma menção especial nesse congresso deve ser reservada ao modelo-padrão da cosmologia, que é chamado de ACDM. A matéria escura (Cold Dark Matter) explica a velocidade radial das galáxias, enquanto a energia escura (representada pela constante cosmológica A), a aceleração do universo.

Certamente, emergiu que é pouco provável que a matéria escura seja feita por partículas que vêm da supersimetria (uma teoria física que admite uma simetria especial entre partículas com spin inteiro e semi-inteiro). Por outro lado, levantou-se seriamente o problema sobre o que é realmente a energia escura. No entanto, o modelo-padrão cosmológico continua sendo o modelo que explica melhor os resultados observados.

Resta, no entanto, o problema do verdadeiro valor da constante de Hubble (definida como a relação entre a velocidade de afastamento de uma dada galáxia e a sua distância do observador). De fato, a medida da constante de Hubble fornece valores diferentes quando se empregam métodos diretos ou indiretos.

Uma posição decisivamente original, mas alternativa, foi a cosmologia cíclica de Penrose. Ela tenta resolver o problema da entropia do universo e mostra que pode abrir mão da inflação, embora não preveja um início do universo. Ela leva em conta a matéria escura, mas prevê a perda da informação nos buracos negros.

Uma especial atenção também foi dedicada à recente descoberta das ondas gravitacionais. Previstas pela teoria da relatividade geral, elas foram verificadas depois de um século de pesquisas teóricas e observacionais. Elas abrem uma nova janela no campo dos sinais astrofísicos. Na realidade, hoje, também se pode estudar o cosmos através de sinais gravitacionais e não somente eletromagnéticos.

Seria realmente formidável poder repetir a extraordinária tensão criativa das discussões ocorridas nesses dias e repetir esse tipo de interrogações em futuras oficinas dedicadas a esses temas.

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