Já se passou quase um século desde que a cosmologia relativista moderna decolou, retrospectivamente com o trabalho visionário de Georges Lemaître. Eles permitiram transformar as histórias míticas das origens do mundo em discursos científicos e positivos, como diria o filósofo em seu jargão Augusto Comte. Podemos ler esta passagem na última obra do famoso cosmólogo e astrofísico Francês Jean-Pierre Luminetque ele apresenta no vídeo abaixo.
Apresentação geral do livro As origens do mundo » por Jean-Pierre Luminet, publicado pela Bouquins em março de 2026. Desde que o ser humano pensa, procura compreender de onde vem. Esta busca milenar deu origem a uma infinidade de histórias cosmogônicas, na encruzilhada do mito, do pensamento, do conhecimento e da imaginação. Através de uma seleção de cerca de uma centena de textos fundamentais, comentados e anotados, o livro explora estas diversas construções, desde as primeiras mitologias até às mais recentes especulações científicas, passando por doutrinas filosóficas e visões poéticas. © Jean-Pierre Luminet
Para fazer isso, tivemos que esperar pelo surgimento da teoria da relatividade geral.Einstein que, como bônus, nos ensinou a existência inicialmente teórica de buracos negros e ondas gravitacionais.
A astronomia gravitacional com essas ondas começou há 10 anos. Desde então, tem acreditado fortemente a existência de buracos negros, ao mesmo tempo que reavivou uma velha especulação, nomeadamente que pelo menos parte do famoso matéria escura poderia ser feito de buracos negros que datam do Big Bang.
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Mini buracos negros de um pré-Big Bang?
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Mas, na verdade, a verdade poderia ser ainda mais fantástica, como sugerem alguns pesquisadores com base em pré-Big Bang assumindo a existência de um Universo anterior ao nosso, que teria colapsado gravitacionalmente antes de ver a contração transformar-se novamente em expansão, de acordo com o cenário geral denominado “rebote”. Cenário que podemos ver em certas abordagens da cosmologia quântica, com uma teoria quântica da gravitação.
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Um exemplo recente deste tipo de especulação pode ser encontrado num artigo publicado em A conversade autoria de Enrique Gaztanaga, professor de astrofísica do Instituto de Cosmologia e Gravitação da Universidade de Portsmouth. Reproduzimos seu artigo traduzindo-o abaixo.
Novas pesquisas sugerem que buracos negros relíquias, anteriores ao Big Bang, ainda podem influenciar a forma do galáxias atual. Esses buracos negros poderiam explicar a matéria escura, um dos maiores enigmas da cosmologia.
De modo geral, os buracos negros são regiões doespaço-tempo onde a matéria é comprimida em um espaço minúsculo. A matéria escura, por sua vez, é a matéria que não absorve nem reflete luz. luz. A sua existência é comprovada graças à sua influência gravitacional nas galáxias e outras estruturas cósmicas.
Pode ser considerado como o “ cimento » que mantém as galáxias unidas, mas a sua composição fundamental permanece um mistério. A maior parte físicos acreditam que a matéria escura é composta por uma partícula subatômica ainda desconhecida.
No entanto, buracos negros muito antigos, anteriores ao Big Bang, também correspondem a esta hipótese. Eles são escuros, mas também têm um massa – exatamente as propriedades exigidas.
Explorei essa ideia em um artigo recente. É claro que a existência de buracos negros relíquias também envolve repensar o próprio Big Bang. Durante quase um século, os cosmólogos traçaram a história do Universo até este momento único e espetacular. Mas talvez não tenha sido o começo absoluto dos tempos. Talvez houvesse um Universo antes do Big Bang.
De acordo com este cenário, o Universo entrou em colapso antes de se expandir. O Big Bang representa a transição entre essas duas fases.
Uma história do Universo desde o Big Bang até o presente. © Colaboração Bicep2
O modelo do Big Bang teve um sucesso notável. Ele explica o fundo cósmico de microondas – lá brilho do universo primitivo – e prevê a distribuição em grande escala de galáxias com uma precisão surpreendente.
Mas na teoria da relatividade geral de Einstein, é também uma singularidade – um ponto onde a densidade se torna infinita e as leis conhecidas da físico não são mais respeitados.
Muitos físicos interpretam isto não como uma realidade física, mas como um sinal de que algo está faltando. As singularidades são menos parecidas com objetos físicos do que com avisos matemáticos: elas nos dizem que nossas teorias atuais não podem descrever os primeiros momentos do Universo.
Um salto, não uma explosão
Uma alternativa é a cosmologia do salto. Neste modelo, o Universo passa por uma fase de contração antes do Big Bang, atingindo uma densidade extremamente alta, mas finita. Em vez de colapsar numa singularidade, ela ricocheteia, iniciando uma nova fase de expansão.
Os modelos de recuperação têm sido explorados há décadas, muitas vezes exigindo mudanças no gravidade ou a introdução de novos elementos exótico. Nosso trabalho mostra, no entanto, que um rebote pode aparecer como uma solução regular dentro da física padrão, quando a gravidade e os efeitos da mecânica quântica – as leis que regem a natureza à escala cósmica – são tidas em conta de forma coerente.
Na cosmologia padrão, o Big Bang é rapidamente seguido por um período de expansão rápida e exponencial do Universo primordial. Esta fase, chamada inflação, apaga todos os vestígios de estruturas anteriores.
A situação é diferente para um Universo saltitante. Nosso trabalho revelou que objetos maiores que 90 metros de diâmetro poderiam ter sobrevivido à transição entrecolapso e expansão. O resultado são “relíquias” que transportam informações de uma era cósmica anterior. Essas relíquias podem incluir buracos negros, ondas gravitacionais e flutuações de densidade. Lá física quântica contém uma pista valiosa para a compreensão desse fenômeno. De acordo com o Princípio de exclusão de Pauli – pedra angular da teoria quântica – a matéria torna-se “degenerada” em densidades extremamente altas. Ele gera um pressão que resiste a qualquer compressão adicional, mesmo na ausência de aquecer.
No nosso modelo, um efeito semelhante opera na escala cosmológica. Isso poderia explicar por que o Universo não entra em colapso completo e por que as estruturas formadas antes ou durante a recuperação podem sobreviver à fase de expansão.
Uma equipe de astrônomos analisou dados do Telescópio Espacial James Webb de várias pesquisas para criar uma das maiores amostras de “pequenos pontos vermelhos” (LRD) até o momento. A equipe descobriu que esses objetos vermelhos misteriosos e aparentemente pequenos no céu surgiram em grande número cerca de 600 milhões de anos após o Big Bang e experimentaram um rápido declínio em seu número cerca de 1,5 bilhão de anos depois dele. Dados espectroscópicos de certos LRDs em sua amostra, fornecidos pela pesquisa Rubies (Incógnitas vermelhas: pesquisa extragaláctica infravermelha brilhante)sugerem que muitos deles estão acumulando buracos negros. No entanto, são necessários estudos mais aprofundados sobre esses objetos intrigantes. © NASA, ESA, CSA, STScI, Dale Kocevski (Colégio Colby)
Sobreviva ao apocalipse
Identificamos duas vias principais para o aparecimento de buracos negros relíquias.
A primeira é a sobrevivência direta. Objetos compactos e perturbações (flutuações de densidade ou gravidade) geradas durante a fase de colapso do Universo podem persistir após a recuperação.
O segundo caminho é ainda mais intrigante. Durante a contração, a matéria aglomera-se naturalmente sob a influência da gravidade, formando estruturas semelhantes aos halos que hoje abrigam as galáxias. Após a recuperação, estas estruturas colapsam efetivamente para formar buracos negros. Galáxias e estrelas da fase de contração colapsam em buracos negros, apagando a maior parte de sua estrutura detalhada enquanto preservam sua massa.
Esses buracos negros poderiam ser matéria escura? Durante décadas, o principal candidato foi uma partícula fundamental, mas nenhuma foi detectada, apesar de extensas pesquisas.
Buracos negros relíquias oferecem uma alternativa fascinante. Se o Big Bang produzir um número suficiente deles, eles poderão constituir uma fração significativa, ou mesmo dominante, da matéria escura.
Esta ideia também pode estar ligada a um dos enigmas observacionais mais intrigantes dos últimos anos.
O Telescópio Espacial James Webb (JWST) revelou a existência, no Universo primordial, de uma população de objetos compactos e extremamente vermelhos, às vezes chamados de “ pequenos pontos vermelhos “. Essas fontes astronômicas parecem surpreendentemente massivas e luminosas apenas algumas centenas de milhões de anos após o Big Bang.
Muitos astrônomos suspeitamos que estejam associados a buracos negros em rápido crescimento – talvez o germes do buracos negros supermassivos que encontramos hoje nos centros das galáxias. Mas a sua existência é difícil de explicar dentro da estrutura da cosmologia padrão. Como poderiam objetos tão massivos se formar tão rapidamente?
Buracos negros relíquias fornecem uma explicação natural. Se germes massivos já existissem imediatamente após o Big Bang, o Universo primordial não teria precisado começar do zero. Buracos negros supermassivos podem vir de sobreviventes antigos, e não de objetos recém-formados. Nesse sentido, o JWST já pôde vislumbrar os descendentes dos restos pré-rebote.
A impressão artística de um buraco de minhoca. ©ktsdesign, Shutterstock
Uma nova estrutura cosmológica
Tomadas em conjunto, as hipóteses de recuperação oferecem uma abordagem unificada para resolver vários problemas cosmológicos de longa data:
- a singularidade do Big Bang é substituída por uma transição quântica. Esta transição poderia estar ligada ao conceito de “ponte Einstein-Rosen”: uma ligação matemática entre duas regiões distintas do espaço-tempo;
- a inflação emerge naturalmente da dinâmica nas proximidades da recuperação;
- eu’energia a escuridão pode estar ligada à estrutura geral de um Universo finito;
- a matéria escura poderia ser composta de buracos negros relíquias; talvez o nosso Universo tenha começado assim;
- as ondas gravitacionais poderiam carregar vestígios de uma fase cósmica anterior;
- buracos negros supermassivos podem ter origens antigas, consistentes com observações recentes do JWST.
Ainda há muito trabalho a ser feito. Essas hipóteses devem ser comparadas com os dados – sejam eles a radiação cósmica de fundo em micro-ondas, pesquisas de galáxias ou medições precisas da radiação cósmica de fundo em micro-ondas.
Mas a possibilidade é profunda: o Universo pode não ter tido um único começo, mas poderia ter recuperado. E as estruturas escuras que moldam as galáxias hoje podem ser remanescentes de uma época anterior ao Big Bang.