A gravidade pode acelerar a homogeneização do espaço-tempo à medida que o universo evolui. Essa percepção é baseada em estudos teóricos do físico David Fajman, da Universidade de Viena. Os métodos matemáticos desenvolvidos no projeto de pesquisa permitem investigar questões abertas fundamentais da cosmologia, como por que o universo hoje parece tão homogêneo. Os resultados foram publicados na revista Cartas de revisão física .

A evolução temporal do universo, do Big Bang até o presente, é descrito pelas equações de campo da relatividade geral de Einstein. Contudo, ainda há uma série de questões em aberto sobre a dinâmica cosmológica, cujas origens residem em supostas discrepâncias entre teoria e observação. Uma dessas questões em aberto é:por que o universo em seu estado atual é tão homogêneo em grandes escalas?

Do Big Bang ao presente

Supõe-se que o universo estava em um estado extremo logo após o Big Bang, caracterizado em particular por fortes flutuações na curvatura do espaço-tempo. Durante o longo processo de expansão, o universo então evoluiu para seu estado atual, que é homogêneo e isotrópico em grandes escalas - em termos simples:o cosmos parece o mesmo em todos os lugares.

Isso é inferido, entre outras coisas, da medição da chamada radiação de fundo, que parece altamente uniforme em todas as direções de observação. Essa homogeneidade é surpreendente, pois mesmo duas regiões do universo que foram causalmente desacopladas uma da outra - ou seja, eles não podiam trocar informações - ainda exibem valores idênticos de radiação de fundo.

Teorias alternativas

Para resolver esta suposta contradição, a chamada teoria da inflação foi desenvolvida, que postula uma fase de expansão extremamente rápida imediatamente após o Big Bang, o que, por sua vez, pode explicar a homogeneidade da radiação de fundo.

Contudo, como esta fase pode ser explicada no contexto da teoria de Einstein requer uma série de modificações da teoria, que parecem artificiais e não podem ser verificados diretamente.

Novas descobertas:homogeneização por gravitação

Até agora, não estava claro se a homogeneização do universo pode ser explicada completamente pelas equações de Einstein. A razão para isso é a complexidade das equações e a dificuldade associada para analisar suas soluções - modelos para o universo - e prever seu comportamento.

No problema concreto, a evolução temporal dos desvios originalmente fortes do estado homogêneo como ondas gravitacionais cosmológicas deve ser analisada matematicamente. Deve ser mostrado que eles decaem no curso da expansão, permitindo assim que o universo obtenha sua estrutura homogênea.

Essas análises são baseadas em métodos matemáticos modernos no campo da análise geométrica. Até agora, esses métodos só poderiam alcançar esses resultados para pequenos desvios da geometria homogênea do espaço-tempo. David Fajman, da Universidade de Viena, conseguiu pela primeira vez transferir esses métodos para o caso de desvios arbitrariamente grandes.

Os resultados publicados na renomada revista PRL mostram que a homogeneização na classe de modelos investigada já está totalmente explicada pela teoria de Einstein e não requer modificações adicionais. Se esta descoberta puder ser transferida para modelos mais gerais, isso significa que não precisa necessariamente de um mecanismo como a inflação para explicar o estado de nosso universo atual, mas que a teoria de Einstein poderia finalmente triunfar mais uma vez.