Não parece passar uma semana sem que alguém alardeie a descoberta de mais uma galáxia distante que provavelmente se formou apenas alguns milhões de anos após o início dos tempos. Mas o universo primitivo parece ter uma parede de retrospectiva rígida essa parede está localizada 380.000 anos após o big bang. É a superfície da última dispersão; a fronteira entre um plasma quente opaco quando os fótons de radiação ainda estavam refletindo em elétrons livres e um cosmos transparente.
É chamada de radiação cósmica de fundo (CMB) e é aparentemente impenetrável para a tecnologia e física atualmente conhecidas. Mesmo assim, os cosmólogos continuam gastando muito tempo sondando mapas de suas flutuações de temperatura na esperança de obter novos dados sobre o início do universo.
“Antes desses 380.000 anos, os fótons estavam constantemente se espalhando contra os elétrons, então você não pode observar no CMB porque tudo fica embaralhado”, Giorgio Savini, um cientista de instrumentos e professor de física da University College London (UCL), recentemente me disse no observatório da universidade a cerca de 45 minutos ao norte de Londres. “Só quando o universo esfriou o suficiente para que a matéria se desacoplasse, os fótons ficaram livres para se propagar em linha reta.”
Até agora, os mapas de 360 graus da CMB, tanto do solo quanto do espaço, geralmente traçavam flutuações mínimas de temperatura. Mas investigar mais o CMB exigirá um novo uso da tecnologia que está chegando online para procurar a chamada polarização do modo B.
Se os astrônomos conseguirem detectá-lo, isso confirmaria a teoria da inflação. Ou seja, a expansão exponencial do espaço-tempo no primeiro trilionésimo de trilionésimo de segundo após o big bang.
Savini passa muitas de suas horas de vigília pensando em engenharia óptica que permitiria futuras observações da CMB.
A forma como essa polarização é medida nos permite recuperar informações sobre o que está acontecendo nessa última superfície de espalhamento, ou nos momentos anteriores a ela, diz Savini. E a detecção da polarização mais valorizada seria a polarização em modo B em larga escala, diz ele.
Definitivamente, não há quase nada além de ondas gravitacionais primordiais que podem gerar modos B em escalas angulares muito grandes, diz Savini. Ondas gravitacionais primordiais irão polarizar os comprimentos de onda dos fótons, então haverá um padrão muito específico no CMB, diz ele.
Quando se trata de satélites, a colaboração LiteBIRD é um consórcio liderado por japoneses de algumas centenas de pesquisadores do Japão, Europa e América do Norte que procurarão flutuações quânticas causadas pela própria inflação. Os planos atuais para o LiteBIRD (o satélite Lite (leve) para o estudo da polarização em modo B e inflação da detecção de radiação cósmica de fundo) envolvem três telescópios de ondas milimétricas. Quanto a Savini, ele está trabalhando como coordenador de calibração do Reino Unido para a missão LiteBIRD.
Após seu lançamento projetado em 2027, o LiteBIRD terá como objetivo detectar o sinal primordial do modo B, observando todo o céu por três anos no ponto gravitacionalmente estável de Lagrange Sol-Terra (L-2) no espaço, disse a Agência Espacial Japonesa (JAXA).
O objetivo será buscar na CMB ondas gravitacionais primordiais causadas pela inflação. Ao pesquisar todo o céu com um nível de sensibilidade 30 vezes melhor do que os experimentos anteriores de céu completo, a ideia é que o LiteBIRD seja capaz de gerar novos mapas de polarização CMB com precisão sem precedentes.
A esperança é que o LiteBIRD detecte a assinatura da polarização do modo b no CMB.
“A detecção de modos B é o Santo Graal e isso por si só provaria a inflação”, disse Savini.
Além da tecnologia, o “problema” mais difícil é a identificação do sinal dos muitos sinais de primeiro plano e efeitos “relacionados ao sistema”, diz Savini. Ou seja, a maneira como o hardware se comporta de maneira diferente do esperado quando você analisa a precisão de uma parte em um milhão ou mais, diz ele.
Não existe uma meta, um ponto em que dizemos que se chegarmos lá veremos os modos-B, diz Savini. Em vez disso, é uma tentativa de chegar o mais longe possível na sensibilidade para descartar ou confirmar a existência, diz ele.
Se o LiteBIRD ou futuros observatórios terrestres que sondam o CMB detectarem essa polarização em modo B, isso sinalizaria uma nova maneira de acessar informações sobre os primeiros tempos de nosso cosmos.
Se essa detecção acontecer, Savini diz que isso nos ajudará a entender a era “intermediária” do universo, desde meses após a inflação até alguns milhares de anos após o big bang.
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