No primeiro trilionésimo de segundo após o Big Bang, o universo era essencialmente um pacto suicida. Para cada partícula de matéria que surgia, um gêmeo idêntico de antimatéria aparecia ao lado, pronto para se tocar e desaparecer instantaneamente em uma explosão de energia pura. De acordo com todas as leis da física conhecida, o cosmos deveria ter sido um espetáculo de fogos de artifício de curta duração que não deixou nada além de luz vazia. Nós simplesmente não deveríamos estar aqui.
A física chama isso de problema da assimetria bariônica. É o erro de contabilidade cósmica definitivo. Se a matéria e a antimatéria foram criadas em quantidades iguais, elas deveriam ter se aniquilado completamente, deixando um universo sem estrelas, sem planetas e certamente sem pessoas para se perguntar por que as luzes estavam apagadas. No entanto, aqui estamos nós, sentados em um mundo feito quase inteiramente de matéria, com o gêmeo de antimatéria em lugar nenhum.
Nikodem Poplawski, um físico teórico da University of New Haven, acredita ter encontrado o culpado por trás desse assalto cósmico. Ele sugere que a antimatéria ausente não desapareceu no ar; ela foi devorada. Especificamente, foi aspirada por um enxame de buracos negros primordiais que se formaram no caos extremo de alta densidade do universo primitivo, deixando a matéria comum para herdar a Terra.
A metade que falta no universo não é apenas uma curiosidade filosófica. Se você apertasse a mão do seu duplo de antimatéria, a explosão resultante superaria a maior arma nuclear já construída. Essa instabilidade inerente significa que qualquer desequilíbrio, por menor que seja, determinaria o destino de tudo. A teoria de Poplawski baseia-se em uma diferença específica e sutil na forma como esses dois tipos de partículas se comportam sob o aperto esmagador da gravidade.
Os buracos negros primordiais são os fantasmas do cosmos primitivo. Ao contrário dos buracos negros que vemos hoje, que se formam a partir do colapso de estrelas, esses objetos teriam sido forjados diretamente da sopa do próprio Big Bang. Eles têm sido um elemento básico da física teórica desde que Stephen Hawking os propôs pela primeira vez na década de 1970, embora tenham permanecido frustrantemente invisíveis aos nossos telescópios.
Poplawski argumenta que esses minúsculos e antigos poços gravitacionais tinham uma preferência. No ambiente de alta energia do universo primitivo, as partículas de antimatéria poderiam ter sido ligeiramente mais massivas ou se movido de forma diferente de suas contrapartes de matéria. Isso não é apenas um palpite; experimentos recentes mostraram que certas partículas, como os mésons, decaem de forma diferente de suas versões de antimatéria. Se a antimatéria fosse "mais pesada" ou mais lenta, ela se tornava um alvo mais fácil.
A gravidade é uma caçadora paciente, mas prefere presas que se movem lentamente. Se as partículas de antimatéria fossem de fato mais massivas que as partículas de matéria durante a fase inicial de produção de pares, elas teriam viajado a velocidades menores. Como qualquer mecânica orbital dirá, quanto mais devagar um objeto se move, maior a probabilidade de ser capturado por uma atração gravitacional.
Poplawski sugere que esses buracos negros primordiais agiram como filtros cósmicos. Eles capturaram a antimatéria mais lenta a taxas significativamente mais altas do que a matéria de movimento mais rápido. Uma vez que uma partícula de antimatéria atravessa o horizonte de eventos, ela desaparece do nosso universo observável para sempre. O que restou fora dos buracos foi um leve excedente de matéria.
Essa teoria faz mais do que apenas explicar por que existimos; ela pode resolver uma dor de cabeça que atualmente aflige as equipes do Telescópio Espacial James Webb (JWST) da NASA. Desde que começou a olhar para o início dos tempos, o JWST tem detectado buracos negros supermassivos que são muito maiores do que deveriam ser. Alguns desses monstros, bilhões de vezes a massa do nosso sol, aparecem apenas 500 milhões de anos após o Big Bang.
A teoria de Poplawski sobre a antimatéria devorada oferece um atalho prático. Se os buracos negros primordiais estivessem ocupados devorando quantidades massivas de antimatéria pesada nos primeiros momentos do universo, eles teriam recebido uma vantagem enorme. Eles não começaram como pequenas sementes; começaram como glutões saciados. Ao comer o gêmeo de antimatéria do universo, eles cresceram rápido o suficiente para se tornarem as âncoras supermassivas das primeiras galáxias.
A tensão aqui reside no fato de que ainda estamos trabalhando com o mapa do universo de Einstein, e os buracos negros são onde esse mapa começa a se rasgar. A relatividade geral descreve os buracos negros como singularidades — pontos de densidade infinita onde as leis da física falham. A maioria dos físicos, incluindo Poplawski, suspeita que isso seja um sinal de que a teoria de Einstein está incompleta.
Se os buracos negros não são pontos infinitos de destruição, mas objetos com estrutura interna, sua capacidade de armazenar e processar matéria (ou antimatéria) muda o jogo. Há uma percepção crescente na comunidade física de que, à medida que nossas imagens de buracos negros se tornam mais detalhadas, descobriremos que a receita de gravidade de Einstein precisa de uma reescrita. Estamos em busca de uma ponte entre o mundo gigante da gravidade e o pequeno mundo das partículas quânticas.
O modelo de Poplawski evita muitas das armadilhas da "nova física" em que outras teorias caem. Muitas explicações para o desequilíbrio matéria-antimatéria exigem a invenção de partículas ou forças totalmente novas que nunca foram vistas em laboratório. A ideia de Poplawski usa os ingredientes que já temos — buracos negros e gravidade — e apenas ajusta o tempo e o apetite.
A dificuldade, como sempre acontece com o Big Bang, é provar isso. Não podemos voltar ao primeiro segundo do tempo para observar esses buracos negros se alimentando. No entanto, estamos ficando melhores em ouvir o universo. Ondas gravitacionais — ondulações no tecido do espaço-tempo causadas por colisões massivas — poderiam fornecer as evidências de que Poplawski precisa.
Se o universo primitivo estivesse repleto de buracos negros primordiais, eles teriam deixado uma assinatura específica no fundo de ondas gravitacionais. Da mesma forma, os neutrinos — partículas fantasmagóricas que atravessam quase tudo — poderiam carregar informações daquela era que a luz não consegue. Essas partículas agem como arqueólogos cósmicos, trazendo dados de uma época em que o universo era opaco demais para os telescópios enxergarem.
Existe também a possibilidade de testar isso em nosso próprio quintal. Se a matéria e a antimatéria realmente possuem massas ou respostas gravitacionais ligeiramente diferentes em altas densidades, futuros experimentos em aceleradores de partículas podem ser capazes de detectar isso. Estamos atualmente sondando densidades e distâncias que eram inimagináveis há uma década.
Aceitar essa teoria exige uma mudança na forma como vemos nosso lugar no cosmos. Normalmente, pensamos nos buracos negros como os destruidores de mundos — os drenos escuros no centro das galáxias onde a luz vai para morrer. Mas, na versão dos eventos de Poplawski, eles são a razão pela qual a festa começou em primeiro lugar.
Sem esses aspiradores de pó antigos e invisíveis, a matéria que compõe o seu DNA teria sido aniquilada antes mesmo de ter a chance de se tornar um átomo. É um pensamento estranho: podemos dever nossas vidas aos próprios objetos que geralmente associamos ao fim de tudo. Se o universo tem uma tendência, parece ser uma tendência a favor dos sobreviventes do banquete de um buraco negro.
Por enquanto, a teoria permanece como um trabalho de detetive matemático convincente. Ela se encaixa nos dados que temos do JWST e aborda o maior mistério da cosmologia sem precisar inventar um conjunto totalmente novo de regras. Mas, até que tenhamos um vislumbre de um buraco negro primordial ou detectemos o eco de seu frenesi alimentar primitivo, ficamos com um universo que é um belo subproduto acidental de uma refeição cósmica pré-histórica.
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