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Aumenta o questionamento de registros recentes associados ao Big Bang

Físicos questionam experimento histórico sobre ondas gravitacionais 

 

Wikimedia Commons
 

Por Michael D. Lemonick

Em 17 de março Paul Steinhardt, um físico da Princeton University, abandonou uma teoria que vinha defendendo há mais de uma década. Conhecida como o modelo do “Universo ekpyrótico”, ela era uma alternativa à teoria dominante da inflação, segundo a qual o Cosmos se expandiu mais rápido que a velocidade da luz na primeira fração de uma fração de um segundo do Big Bang. Se a teoria da inflação for verdadeira, então o processo deveria ter liberado uma explosão de ondas gravitacionais que não deveriam existir no modelo de Steinhardt. Naquele dia de março, uma equipe de observadores anunciou em uma grande coletiva de imprensa no Centro Harvard-Smithsonian para Astrofísica que eles de fato tinham detectado as ondas, fornecendo assim a primeira imagem clara dos instantes primordiais do Universo. O anúncio teve uma repercussão enorme. “Ondas espaciais revelam prova concreta do Big Bang” alardeou o The New York Times em sua primeira página. “Descoberta reforça teoria do Big Bang” proclamou o The Wall Street Journal. Apareceram dezenas de manchetes similares, aparentemente em todos os lugares. E Steinhardt imediatamente pronunciou a morte de sua teoria.

Mas agora ele não está mais tão convencido. “A situação mudou”, argumenta Steinhardt. Assim que os resultados do telescópio de microondas BICEP2 (sigla, em inglês, de Imageamento de Fundo de Polarização Cósmica Extragaláctica 2) no Polo Sul foram divulgados, muitos cosmólogos tiveram a impressão de que a descoberta não tinha uma base sólida. “Acredito que seja justo dizer que muitas pessoas, inclusive eu, consideraram as alegações extremamente exageradas, ultrapassando de longe o que os dados podiam corroborar”, argumenta William Jones, outro físico de Princeton. Charles Bennett, físico e astrônomo da Johns Hopkins University, que liderou a pesquisa envolvendo os dados do satélite Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP, uma sonda da Nasa), concorda. “Vários pontos de plotagem no artigo deles me pareceram estranhos”, acrescenta.

Nos dois meses seguintes as dúvidas só aumentaram, à medida que físicos tentaram reproduzir, sem sucesso, os cálculos da equipe BICEP2. É bem verdade que eles não tinham os dados originais, ainda não fornecidos pela equipe, nem a estrutura “sistemática” do artigo, que apresenta as possíveis fontes de erro e que a equipe prometeu, mas ainda não concluiu. O artigo que descreve os resultados em si ainda não foi divulgado por uma publicação científica revisada por pares, embora esse processo esteja em andamento.

Enquanto isso, as crescentes dúvidas na comunidade astronômica foram intensificadas. Primeiro através de contatos particulares e via e-mail, depois em uma postagem no blog do físico Adam Falkowski, do Centro Nacional Francês para Pesquisa Científica, em Paris, e, mais recentemente, através de matérias no The Washington Post, New Scientist, Science News e outros veículos de comunicação.

Se a detecção de ondas gravitacionais primordiais não fosse algo tão imensamente importante em primeiro lugar, ninguém estaria fazendo tanto barulho. Mas os resultados do BICEP2 são cruciais para verificar a inflação, um dos pilares da cosmologia moderna. A teoria foi proposta originalmente no início da década de 80 como solução para uma série de enigmas cosmológicos. Um deles é o fato de o Universo parecer igual (uniforme) em todas as direções, embora, em circunstâncias normais, os lados opostos do Cosmos visível jamais poderem ter estado em contato um com o outro, nem bem no começo. Outro mistério é que o Universo parece ser plano — mas duas linhas paralelas nunca se tocarão, nem que atravessem todo o Cosmos. A inflação explicou todos esses enigmas ao postular um episódio de expansão super-rápida muito antes de o Universo ter um bilionésimo de um bilionésimo de um segundo de idade.

De início a inflação era puramente teórica (embora o físico Joel R. Primack, da University of Californiaem Santa Cruztivesse dito desde o princípio que “nenhuma teoria tão bonita como essa jamais esteve errada antes”). Diversas medidas, especialmente os mapas das diferenças de temperatura na radiação cósmica de fundo em microondas (CMB, na sigla em inglês) remanescente do Big Bang, reforçaram a teoria, mas a detecção das ondas gravitacionais desencadeadas pela inflação seria uma validação especialmente poderosa.

Evidentemente foi isso que o BICEP2 viu — não as ondas em si, mas suas marcas na CMB. Ondas gravitacionais de inflação distorceriam sutilmente a luz das microondas, criando um efeito chamado “polarização modo-B”. Mas o sinal também pode ter sido causado por microondas refletidas por poeira na Via Láctea ou por campos magnéticos galácticos. E, de acordo com os críticos, a equipe do BICEP2 não destrinchou de forma convincente todos esses efeitos. Está claro que eles viram alguma coisa, concorda Raphael Flauger, um físico do Instituto para Estudos Avançados, que reanalisou de forma independente os dados do BICEP2. “Mas é difícil avaliar quanto do sinal se deve a fenômenos de primeiro plano e quanto, ou melhor, se qualquer parte dele deriva da inflação”, salienta.

Uma das críticas mais veementes tem a ver com uma possível contaminação de poeira. O BICEP2 só pode observar o céu em um comprimento de onda da radiação de microondas, o que dificulta que os pesquisadores excluam essa fonte de confusão. Por essa razão, a equipe se baseou em um mapa de concentrações de poeira criado pelo satélite Planck da Agência Espacial Europeia (Esa), que também está fazendo um mapa da CMB. Mas os dados do Planck não foram divulgados: a equipe do BICEP2 extraiu a informação de um arquivo em pdf de um slide mostrado em uma conferência. Esse slide refletiu observações que provavelmente serão incorporadas em um futuro artigo científico, mas essa informação é muito diferente de dados brutos que podem ser inseridos em uma análise formal. Ela também difere de um mapa final das concentrações de poeira que pode acabar sendo divulgado pela equipe do Planck. “Era tudo o que tínhamos para trabalhar”, defende-se John Kovac da Harvard University e pesquisador principal do BICEP2. Mas David Spergel de Princeton, que liderou a análise dos dados do satélite WMAP, julga a estratégia “estranha”. “É uma coisa incomum e arriscada de se fazer porque o slide não foi elaborado para essa finalidade”, conclui.

Spergel também observa que a equipe do BICEP2 evidentemente deixou de contabilizar a contaminação da radiação cósmica de fundo infravermelha que vem de galáxias distantes e empoeiradas. “Se você fizer isso, provavelmente será o suficiente para explicar todo o sinal que eles estão vendo. Chamamos sua atenção para isso uma semana depois do anúncio. Eles disseram que verificariam”, informa Spergel e acrescenta que desde então não ouviu mais nada. Em uma semana ele pretende apresentar um artigo baseado na análise de Flauger. “Argumentaremos que eles cometeram um erro”.

Mas Kovac rejeita essa conclusão. “O resultado que divulgamos veio depois de uma análise muito cuidadosa. Descrevemos as incertezas [inerentes à utilização do slide do Planck], e é importante lembrar que esse foi apenas um de seis modelos que usamos para caracterizar a contribuição da poeira. Nós certamente defendemos nossos resultados”.

É importante enfatizar que ninguém está dizendo que o telescópio ou a equipe científica não sejam de primeiríssima, nem que os resultados estejam necessariamente errados. Mas há um amplo consenso de que eles foram exagerados. “Apenas acredito que eles ficaram empolgados e interpretaram seus dados exageradamente”, resume Spergel. Bennett, por sua vez, critica: “Eu não teria realizado uma grande coletiva de imprensa sobre o assunto”.

De qualquer modo, a controvérsia não durará muito. No início do outono setentrional, a equipe do Planck publicará seus próprios resultados sobre polarização de poeira, e pelo menos 10 outros grupos estão trabalhando em experimentos de polarização a partir do solo e com instrumentos transportados por balões. “Se o sinal estiver lá, saberemos com certeza dentro de dois ou três anos”, garante Spergel.

Quanto à acalorada discussão sobre o quanto a análise do BICEP2 de fato é confiável, as pessoas dos dois lados do argumento concordam que é assim que se faz ciência — embora normalmente de uma forma menos pública. “É assim que a coisa é feita”, conclui Spergel.

Sciam 21 de maio de 2014

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