Cosmologia cíclica conformada - Conformal cyclic cosmology

A cosmologia cíclica conformada ( CCC ) é um modelo cosmológico no âmbito da relatividade geral , desenvolvido pelo físico teórico Roger Penrose . No CCC, o universo itera através de ciclos infinitos, com o infinito futuro semelhante ao tempo de cada iteração anterior sendo identificado com a singularidade do Big Bang da próxima. Penrose popularizou essa teoria em seu livro de 2010, Cycles of Time: An Extraordinary New View of the Universe .

Construção básica

A construção básica de Penrose é conectar uma sequência contável de espaços - tempos métricos abertos de Friedmann-Lemaître-Robertson-Walker (FLRW), cada um representando um Big Bang seguido por uma expansão futura infinita. Penrose notou que o limite conformado passado de uma cópia do espaço-tempo FLRW pode ser "anexado" ao limite conformacional futuro de outra, após um reescalonamento conformado apropriado . Em particular, cada métrica FLRW individual é multiplicada pelo quadrado de um fator conforme que se aproxima de zero no infinito semelhante ao tempo , efetivamente "comprimindo" o futuro limite conforme para uma hipersuperfície conformal regular (que é semelhante a um espaço se houver uma constante cosmológica positiva , como acredita-se atualmente). O resultado é uma nova solução para as equações de Einstein, que Penrose toma para representar todo o universo, e que é composta por uma sequência de setores que Penrose chama de "éons".

A hipótese da cosmologia cíclica conformada requer que todas as partículas massivas eventualmente desapareçam da existência, incluindo aquelas que se tornam amplamente separadas de todas as outras partículas para serem aniquiladas com elas. Como Penrose aponta, o decaimento de prótons é uma possibilidade contemplada em várias extensões especulativas do Modelo Padrão , mas nunca foi observada. Além disso, todos os elétrons também devem decair, ou perder sua carga e / ou massa, e nenhuma especulação convencional permite isso.

Em seu vídeo da Palestra do Prêmio Nobel, Roger Penrose moderou sua exigência anterior de nenhuma massa, começando às 26:30 no vídeo, permitindo que algumas partículas de massa estivessem presentes, desde que as quantidades fossem insignificantes com quase toda a sua energia sendo cinética, e em uma geometria conformada dominada por fótons.

Implicações físicas

A característica significativa desta construção para a física de partículas é que, uma vez que os bósons obedecem às leis da teoria quântica conformalmente invariante , eles se comportarão da mesma maneira nos éons redimensionados como em suas contrapartes FLRW anteriores (classicamente, isso corresponde a estruturas de cones de luz sendo preservado sob reescalonamento conforme). Para tais partículas, o limite entre éons não é um limite, mas apenas uma superfície semelhante a um espaço que pode ser passada como qualquer outra. Os férmions , por outro lado, permanecem confinados a um determinado éon, fornecendo assim uma solução conveniente para o paradoxo da informação do buraco negro ; de acordo com Penrose, os férmions devem ser irreversivelmente convertidos em radiação durante a evaporação do buraco negro, para preservar a suavidade da fronteira entre os éons.

As propriedades de curvatura da cosmologia de Penrose também são convenientes para outros aspectos da cosmologia. Primeiro, a fronteira entre éons satisfaz a hipótese da curvatura de Weyl , fornecendo assim um certo tipo de passado de baixa entropia, conforme exigido pela mecânica estatística e pela observação. Em segundo lugar, Penrose calculou que uma certa quantidade de radiação gravitacional deveria ser preservada além da fronteira entre éons. Penrose sugere que esta radiação gravitacional extra pode ser suficiente para explicar a aceleração cósmica observada sem apelar para um campo de matéria de energia escura .

Testes empíricos

Em 2010, Penrose e Vahe Gurzadyan publicaram uma pré - impressão de um artigo alegando que as observações do fundo de micro-ondas cósmico (CMB) feitas pela Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) e o experimento BOOMERanG continham um excesso de círculos concêntricos em comparação com as simulações baseadas no modelo Lambda-CDM padrão de cosmologia, citando uma significância de 6 sigma do resultado. No entanto, a significância estatística da detecção alegada foi contestada. Três grupos tentaram reproduzir esses resultados independentemente, mas descobriram que a detecção das anomalias concêntricas não era estatisticamente significativa, pois não apareceram mais círculos concêntricos nos dados do que nas simulações Lambda-CDM.

O motivo da discordância foi rastreado até a questão de como construir as simulações que são usadas para determinar a significância: As três tentativas independentes de repetir a análise, todas usaram simulações baseadas no modelo Lambda-CDM padrão, enquanto Penrose e Gurzadyan usaram uma abordagem não padronizada não documentada.

Em 2013, Gurzadyan e Penrose publicaram o desenvolvimento de seu trabalho, introduzindo um novo método que eles chamaram de "procedimento sky-twist" (não baseado em simulações) em que os dados WMAP são analisados ​​diretamente; em 2015, publicaram os resultados da análise de dados do Planck confirmando os do WMAP, incluindo a distribuição não homogênea dessas estruturas no céu.

Em um artigo publicado em 6 de agosto de 2018, os autores Daniel An, Krzysztof Antoni Meissner , Pawel Nurowski e Penrose apresentaram uma análise contínua dos dados CMB, pois parecia-lhes que “... pontos anômalos fornecem uma importante nova entrada para a cosmologia, independentemente da validade do CCC. ” Eles também sugeriram que essas anomalias poderiam ser " pontos Hawking ", sinais remanescentes da " evaporação Hawking de buracos negros supermassivos na era anterior à nossa". A versão original do artigo afirmava que uma localização do modo B encontrada pela equipe BICEP2 estava localizada em um desses pontos Hawking; esta reivindicação foi removida em uma atualização posterior. Uma análise de 2020 afirmou que as anomalias não eram estatisticamente significativas. No entanto, um outro documento de 2020 do grupo Penrose argumentou por mais evidências de anomalias no CMB que poderiam ser explicadas por pontos de Hawking e não pelo "quadro inflacionário convencional atual".

CCC e o paradoxo de Fermi

Em 2015, Gurzadyan e Penrose também discutiram o paradoxo de Fermi , a aparente contradição entre a falta de evidências, mas estimativas de alta probabilidade para a existência de civilizações extraterrestres. Dentro da cosmologia cíclica conformal, a radiação cósmica de fundo fornece a possibilidade de transferência de informação de um éon para outro, incluindo sinais inteligentes dentro do conceito de panspermia de informação .

Veja também

Referências

links externos