Capítulo VIII

 

O PROBLEMA DA DENSIDADE CRÍTICA

 

“Imagina o Universo belo, justo e perfeito.

Depois, assegura-te de uma coisa: 

O Ser, imaginou-o um pouco melhor do que tu imaginaste.”

- Richard Bach -

 

 

     Outra questão presentemente em aberto é um paradoxo levantado pela Cosmologia, também ele bastante problemático e peculiar, é o problema da Densidade média de matéria no Universo, ou, mais simplesmente, o problema da Densidade Crítica.

      O destino do Universo está dependente da densidade do Universo.  Para compreendermos este problema temos de considerar que o destino do Universo está dependente de um número ómega: Ω. Este número representa a densidade média global de toda a matéria/energia existente no Universo.

     Se a densidade for elevada, as influências geradas pelas forças gravitacionais serão mais fortes e estas irão travar a expansão, obrigando o Universo a fechar e a se contrair em retorno a um Big Crunch; caso contrário, se a densidade média de matéria for fraca, nada conseguirá travar o processo de expansão, e o nosso Universo expandir-se-á eternamente, tornando-se num Universo aberto, disperso, vazio e frio.

     O que se verifica na prática é que essa densidade tem um valor bastante delicado, mesmo próximo da densidade crítica, ou seja, Ω0 = 1. Este valor coloca-nos exactamente entre um universo aberto e um universo fechado, o que torna o nosso Universo com um o raio de curvatura praticamente plano.

     Estes dados relatam que a densidade de matéria/energia do Universo não é substancialmente superior ou inferior à densidade crítica e, por isso, o espaço não é substancialmente curvo, positiva ou negativamente.

     Um verdadeiro quebra-cabeças que aponta para o facto de o nosso Universo não ser nem aberto nem fechado, mas algures na corda bamba entre esses dois estados.

     Dentro de um número infinito de possibilidades que poderia ter conduzido a um Universo Aberto ou Fechado, porquê que o nosso Universo parece ter exactamente a densidade círitica Ω0?

     Esta questão é bastante delicada e é frequente associarmos este facto a mais um ‘afinamento cósmico’!

     Actualmente, assume-se esta densidade de matéria/energia incrivelmente precisa do universo inicial como sendo um dado adquirido, contudo, ainda por explicar.

    A densidade e o destino do Universo estão intimamente relacionados de acordo com a variável ómega:

 

 

 Ω0 = 1 => Universo Plano

   

 

    Ω  ≥ 1 => Universo Fechado

 

 

   Ω ≤  1 => Universo Aberto

   

 

      A abundância observada de Hidrogénio, e também a de Hélio, indicam que a densidade bariónica, de matéria normal, não pode ser maior do que 0,1 da densidade crítica. Entretanto, a este valor há que adicionar a matéria negra, sendo que, no total, esta não deve ultrapassar uma densidade global muito superior a 0,2. Isto implica que a densidade do nosso Universo é realmente muito próxima da densidade crítica.

     Porque razão é ómega tão próximo de 1? Será mesmo igual a 1?

     Tendo em conta que o Universo tem estado a expandir-se e em criação desde o período da inflação, podemos considerar que o facto da densidade actual ser próxima da densidade crítica pressupõe que esta teria um valor igual a 1 numa época mais próxima do início do Universo.

     Isto leva-nos a suspeitar que a densidade inicial do Universo seria exactamente igual à densidade crítica, isto é, Ω0 = 1!

     Com o novo modelo de inflação apresentado, com ausência de forças gravitacionais, esta questão cosmológica poderia ser facilmente resolvida e o problema da Densidade Crítica deixaria de ser um problema!

     Após ter decorrido a gigantesca expansão inflacionária, qualquer que fosse a geometria do Universo anterior ao período de inflação, esta seria necessariamente plana após a expansão. Bem como o valor da sua densidade teria necessariamente um valor relativo igual a 1 após o período de inflação.

     Pista nº 4: O Universo poderia surgir com a densidade que bem entendesse ... O período de inflação terminaria exactamente quando o Universo atingisse a densidade crítica, ou seja, assim que a entrada da energia do vácuo repusesse alguma densidade positiva, isto é, logo acima do valor zero!

     Há um processo específico e um princípio científico que explica a razão pela qual a densidade do Universo tem o valor que tem. E este valor desta misteriosa constante não necessitou de qualquer afinamento cósmico!

     Deste modo, alterando somente uma variável, conseguimos resolver três grandes problemas cosmológicos!

     Na hipótese utilizada foi suficiente retirarmos da equação uma única incógnita: A Força Gravitacional.