A Cosmologia Cíclica Conforme (CCC) é um modelo cosmológico dentro do refencial da relatividade geral, proposto pelo físico teórico Roger Penrose. Na CCC, o universo passa por ciclos infinitos, em que o infinito temporal futuro (isto é, o limite final de qualquer escala de tempo possível avaliada para qualquer ponto do espaço) de cada iteração anterior é identificado com a singularidade do Big Bang da iteração seguinte. Penrose popularizou essa teoria em seu livro de 2010 Cycles of Time: An Extraordinary New View of the Universe.

Estrutura fundamental A proposta fundamental de Penrose consiste em conectar uma sequência contável de espaços-tempos abertos, descritos pela métrica Friedmann–Lemaître–Robertson–Walker (FLRW). Cada um desses espaços-tempos representa um Big Bang, seguido por uma expansão infinita no futuro. Penrose mostrou que a fronteira conforme do passado de um desses espaços-tempos pode ser conectada à fronteira conforme do futuro de outro, desde que seja aplicada uma reescala conforme adequada.

Em termos gerais, cada métrica FLRW individual é multiplicada pelo quadrado de um fator conforme que tende a zero no infinito temporal futuro. Esse procedimento faz com que a fronteira futura seja “comprimida” e transformada em uma hipersuperfície conforme regular, que é do tipo espacial quando existe uma constante cosmológica positiva, como indicam as observações atuais. O resultado desse processo é uma nova solução das equações de Einstein, interpretada por Penrose como uma descrição do universo como um todo, composto por uma sequência de fases sucessivas chamadas de éons.

A hipótese da cosmologia cíclica conforme exige que, ao longo do tempo, todas as partículas com massa desapareçam. Isso inclui partículas que se tornem tão isoladas que não possam mais se aniquilar com outras. Penrose observa que o decaimento do próton é previsto em algumas extensões teóricas do Modelo Padrão, embora ainda não tenha sido observado experimentalmente. Além disso, o modelo exige que os elétrons também desapareçam, seja por decaimento, seja pela perda de carga ou de massa, possibilidades para as quais não existem, até o momento, teorias amplamente aceitas.

Em sua Palestra do Prêmio Nobel, Roger Penrose revisou parcialmente essa exigência de ausência total de massa. A partir de cerca de 26 minutos e 30 segundos do vídeo, ele admite a possibilidade de que uma quantidade muito pequena de partículas com massa permaneça, desde que sua contribuição seja desprezível, com a maior parte da energia do universo na forma de energia cinética, em uma geometria conforme dominada por fótons.

Implicações físicas Uma característica importante dessa construção para a física de partículas é que, como os bósons obedecem às leis de uma teoria quântica conforme invariante, eles se comportam da mesma forma nos éons reescalados e em seus correspondentes anteriores descritos pela métrica FLRW. Em termos clássicos, isso significa que as estruturas dos cones de luz são preservadas sob a reescala conforme. Para esse tipo de partícula, a fronteira entre os éons não funciona como uma barreira real, mas apenas como uma superfície espacial, que pode ser atravessada da mesma maneira que qualquer outra.

Os férmions, por outro lado, permanecem restritos a um único éon, o que oferece uma solução conveniente para o paradoxo da informação dos buracos negros. De acordo com Penrose, para que a fronteira entre os éons permaneça suave e bem definida, os férmions devem ser convertidos de forma irreversível em radiação durante o processo de evaporação dos buracos negros.

As propriedades de curvatura da cosmologia de Penrose também são adequadas para outros aspectos da cosmologia. Em primeiro lugar, a fronteira entre os éons satisfaz a hipótese da curvatura de Weyl, fornecendo assim um passado de baixa entropia, como exigido pela hipótese do passado, pela mecânica estatística e pelas observações cosmológicas.

Em segundo lugar, Penrose calculou que uma certa quantidade de radiação gravitacional deve ser preservada ao atravessar a fronteira entre os éons. Ele sugere que essa radiação gravitacional adicional pode ser suficiente para explicar a aceleração cósmica observada, sem a necessidade de recorrer à existência de um campo de energia escura.

Testes empíricos Em 2010, Penrose e Vahe Gurzadyan publicaram uma versão preliminar de um artigo no qual afirmavam que observações do fundo cósmico de micro-ondas (CMB), realizadas pela sonda Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) e pelo experimento BOOMERanG, apresentavam um excesso de círculos concêntricos em comparação com simulações baseadas no modelo cosmológico padrão Lambda-CDM. Os autores atribuíram a esse resultado uma significância estatística de 6 sigmas.

No entanto, a relevância estatística dessa detecção foi posteriormente contestada. Três grupos de pesquisa independentes tentaram reproduzir os resultados e concluíram que as anomalias concêntricas não eram estatisticamente significativas, uma vez que não havia mais círculos concêntricos nos dados observacionais do que nas simulações do modelo Lambda-CDM.

A razão para a divergência foi atribuída a uma diferença na forma de construir as simulações utilizadas para avaliar a significância estatística dos resultados. As três tentativas independentes de reproduzir a análise utilizaram simulações baseadas no modelo cosmológico padrão Lambda-CDM, enquanto Penrose e Gurzadyan empregaram um método não padrão, que não foi devidamente documentado.

Em 2013, Gurzadyan e Penrose publicaram um novo desenvolvimento de seu trabalho, no qual introduziram um método denominado “procedimento de torção do céu” (sky-twist procedure), que não se baseia em simulações, mas na análise direta dos dados do WMAP.

Em 2015, os autores divulgaram os resultados da análise dos dados do satélite Planck, que confirmariam os achados obtidos com o WMAP, incluindo a distribuição não homogênea dessas estruturas no céu.

Em um artigo publicado em 6 de agosto de 2018, Daniel An, Krzysztof Antoni Meissner, Paweł Nurowski e Roger Penrose apresentaram uma análise adicional dos dados do fundo cósmico de micro-ondas (CMB). Segundo os autores, os pontos anômalos identificados poderiam fornecer uma nova contribuição relevante para a cosmologia, independentemente da validade da cosmologia cíclica conforme (CCC). Eles também sugeriram que essas anomalias poderiam corresponder a “pontos de Hawking”, isto é, sinais remanescentes da evaporação de Hawking de buracos negros supermassivos ocorrida no éon anterior ao nosso.

A versão original do artigo afirmava que uma região de modo B identificada pela equipe do experimento BICEP2 coincidia com um desses pontos de Hawking; essa afirmação, no entanto, foi removida em uma atualização posterior do trabalho.

Uma análise publicada em 2020 concluiu que os supostos pontos de Hawking são, na verdade, compatíveis com o cenário inflacionário padrão, quando se leva em conta o efeito de procura múltipla (look-elsewhere effect). Com isso, argumentou-se que tais estruturas não podem ser utilizadas como evidência a favor da CCC.

Em 2022, outro grupo de pesquisadores publicou um preprint sobre anomalias no fundo cósmico de micro-ondas (CMB). O estudo mostrou que a presença de um único pixel brilhante, ou de poucos pixels muito intensos, pode levar erroneamente à identificação de regiões com muitos círculos de baixa variância, quando se aplicam os critérios de busca utilizados em trabalhos anteriores. Após a remoção dessas anomalias dos dados, os autores afirmam que não restam evidências estatisticamente significativas de círculos de baixa variância.

Em relação aos chamados pontos de Hawking, os autores também concluem que não há evidência estatisticamente significativa quando se utiliza um modelo gaussiano para a amplitude de temperatura, com ângulo de abertura de 1 grau, e após levar em conta as anomalias do CMB. O grupo ressalta ainda que a hipótese de que as próprias anomalias do CMB sejam remanescentes de pontos de Hawking não é sustentada pela presença de círculos de baixa variância e/ou de alta temperatura ao redor dessas regiões.

Mais importante, os autores destacam que a ausência dessas estruturas bem definidas no CMB não invalida a cosmologia cíclica conforme (CCC). Segundo eles, se a densidade de círculos e pontos de Hawking for suficientemente alta, o efeito observado no CMB poderia se manifestar como um padrão de interferência do tipo speckle, em vez de estruturas isoladas. Por fim, os pesquisadores observam que a distribuição estatística dos dados não é gaussiana, indicando a existência de informações subjacentes que ainda não foram completamente compreendidas.

Paradoxo de Fermi e o CCC Em 2015, Gurzadyan e Penrose também discutiram o paradoxo de Fermi, que se refere à aparente contradição entre a alta probabilidade estimada da existência de civilizações extraterrestres e a ausência de evidências observacionais dessas civilizações. No contexto da cosmologia cíclica conforme (CCC), o fundo cósmico de micro-ondas (CMB) é apresentado como um possível meio de transferência de informação de um éon para outro, incluindo, em princípio, a transmissão de sinais de origem inteligente, dentro do conceito de panspermia informacional.

Ver também

Ciclos do Tempo: Uma Nova Visão Extraordinária do Universo Moda, fé e fantasia na nova física do universo Paradoxo da informação do buraco negro Geometria conforme Modelo cíclico Dinâmica de forma Buraco branco

Referências

Categoria:Cosmologia física