6 grandes rachaduras apareceram no modelo padrão da cosmologia. está errado?
Pode ser hora de uma mudança de paradigma cosmológico.
- O modelo padrão da história da evolução cósmica da cosmologia inclui várias fases, como a inflação, e vários atores, como a energia escura e a matéria escura.
- O modelo padrão teve muito sucesso em corresponder às observações, mas as rachaduras estão começando a aparecer em suas fundações.
- Nas próximas semanas, examinaremos em profundidade vários problemas enfrentados pelo modelo padrão. É hora de uma mudança de paradigma cosmológico?
Este artigo é o primeiro de uma série que explora as contradições no modelo padrão da cosmologia.
Por mais de meio século, os cientistas desenvolveram um relato notável de como o Universo evoluiu. Inicialmente chamado de Big Bang, essa conta foi refinado com o passar do tempo, até que veio a ser conhecido como o modelo padrão de cosmologia , cosmologia inflacionária, ou o modelo ΛCDM, onde Λ é a letra grega Lambda e se refere à energia escura, e CDM se refere à matéria escura fria.
O que esses vários nomes enfatizam é que a história da evolução cósmica contada por físicos e os astrofísicos incluem várias fases, como a inflação, e vários atores, como a energia escura e a matéria escura.
Problemas com o modelo padrão
Embora o modelo padrão seja rico em confrontos bem-sucedidos com observações, ao longo do tempo surgiram rachaduras em seus fundamentos. em um recente papel , o astrofísico Fulvio Melia argumenta que suas deficiências são graves o suficiente para que seja hora de considerar se o modelo padrão deve continuar sendo tão padrão.
Encontrei o artigo de Melia por meio de um comentário escrito pelo próprio Big Think Ethan Siegel . Achei os pontos de Melia realmente interessantes, tanto em termos de cosmologia quanto de filosofia da ciência. No artigo, Melia fornece vários exemplos nos quais ele acredita que o modelo padrão está mostrando sua idade e falha em fornecer um relato coerente da evolução cósmica. Cada um desses problemas é digno de consideração por conta própria. É por isso que hoje começo uma série de ensaios com o objetivo de desvendar os problemas que Melia apresenta. Aqui estão algumas das questões que ele acha que estão sobrecarregando coletivamente o modelo padrão.
- Inflação e escalas cósmicas . Embora a ideia de que o Universo passou por um período inicial de rápida expansão tenha se mostrado útil para explicar características menores no céu, Melia afirma que ela falha em explicar o comportamento nas maiores escalas.
- flutuações quânticas . O modelo padrão afirma que as flutuações da mecânica quântica nas menores escalas e no tempo cósmico mais antigo levaram a toda a estrutura que vemos hoje. Mas Melia propõe que não temos uma explicação adequada de como aplicar a mecânica quântica ao Universo como um todo.
- O horizonte eletrofraco . Uma das razões pelas quais a inflação funciona é que ela permite que todo o Universo seja causalmente conectado desde o início, ajudando a explicar por que as condições agora são as mesmas em todo o cosmos. Mas Melia afirma que quando a força eletromagnética se separou da força fraca mais tarde na história cósmica, deixou um problema do horizonte isso não foi resolvido.
- Nucleossíntese do Big Bang . Nos primeiros minutos após o Big Bang, as condições permitiram que as reações de fusão nuclear criassem a maior parte do hélio, assim como os outros elementos leves. Mas Melia diz que os cálculos que mostram isso exigem um ajuste fino dos parâmetros-chave, principalmente a estranha preponderância da matéria sobre a antimatéria.
- A anomalia da constante de Hubble . A constante de Hubble determina a taxa de expansão do Universo e é um parâmetro cosmológico fundamental. Mas as duas formas mais proeminentes de determinar a constante de Hubble dar resultados diferentes . Pior, à medida que as medições melhoraram, os dois valores permaneceram teimosamente diferentes. Para o Melia, este é um sinal de alerta vermelho intermitente de que algo está errado com o modelo padrão.
- A formação prematura de galáxias . Isso é algo que ganhou muita atenção da imprensa graças às novas imagens do Telescópio Espacial James Webb. O modelo padrão nos diz que as galáxias devem se formar relativamente tarde, um bom tempo após o Big Bang. Em vez disso, as imagens JWST são exibidas em muito cedo . Melia considera isso como outra indicação de que o modelo padrão está entendendo errado partes importantes da história.
paradigmas cósmicos
Meu objetivo nesta série será aprofundar algumas dessas questões. Não tenho certeza se eles devem ser considerados fatais para o modelo padrão ainda, mas cada um fornece insights sobre os principais recursos da cosmologia moderna, então vale a pena explorá-los.
O que certamente podemos perguntar agora é o que seria necessário para os cientistas considerarem a busca de uma alternativa ao seu estimado modelo padrão. Foi o grande filósofo da ciência Thomas Kuhn quem primeiro articulou a ideia de mudanças de paradigma na ciência, e essa é uma ideia que devemos conhecer ao abordarmos essa questão.
A paradigma descrito por Kuhn é uma visão de mundo. É a constelação de fundo de ideias, conceitos e técnicas contra a qual qualquer campo da ciência formula suas perguntas . Para a cosmologia moderna, o paradigma começa com a história da expansão do espaço-tempo, que inclui um estágio inicial de inflação. Você também deve aprender sobre a explicação da física de partículas de diferentes forças e quando essas forças começaram a aparecer como entidades separadas enquanto o Universo se expandia e esfriava. Você conhecerá a história de como estrelas e galáxias começaram a se formar depois que o Universo esfriou o suficiente para permitir que a gravidade fizesse seu trabalho. Juntas, todas essas histórias – e todas as equações físicas e dados que as sustentam – formam o paradigma do modelo padrão da cosmologia.
Kuhn argumentou que os paradigmas não são facilmente derrubados. Muito trabalho é investido em um paradigma para considerar uma única incompatibilidade entre teoria e observação como causa de abandono. Somente quando mais e mais anomalias começarem a aparecer, as pessoas começarão a considerar alternativas hesitantes. Eventualmente, o peso das anomalias cresce o suficiente para que surja alguma alternativa que possa varrer o modelo antigo.
É isso que está acontecendo com a lista de problemas de Melia? Talvez talvez não. Pode ser muito cedo para tal avaliação. Mas com certeza vale a pena saber o que está na lista do Melia e ficar de olho nos próximos desdobramentos. É por isso que quero explorar em profundidade algumas das questões que ele levantou. Fique atento.
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