A cosmologia de Rajendra Gupta

Mudando para o mesmo

di Lampedusa ocorreu-me ao ler os trabalhos recentes do cosmólogo indo-canadense Rajendra Gupta. Em COSMOS:18jul23 apresentei o primeiro deles sobre um novo modelo cosmológico, que pretende aprimorar, ou corrigir, o Modelo Padrão da Cosmologia (MPC), também conhecido como modelo do Estrondão e modelo ΛCDM. Neste trabalho Gupta mostra que seu modelo resulta em um universo com o dobro da idade do MPC, resolvendo um problema sério surgido a partir das observações do Telescópio Espacial Webb: galáxias maduras numa fase proibitivamente jovem do universo do MPC.

Em seu artigo mais recente Testing CCC+TL Cosmology with Observed Baryon Acoustic Oscillation Features, Gupta usa seu modelo para o cálculo de algumas características das oscilações acústicas de bárions. As primeiras linhas deste artigo esclarecem qual é o seu objeto de estudo:

One of the most important tests of a cosmological model is to reproduce in the galaxy distribution the signatures of the baryon acoustic oscillations (BAO) resulting from the sound waves in the baryon-photon fluid at the time when photons and baryon decoupled, and radiation traveled freely in space. This radiation is observed as the cosmic microwave background (CMB).

No final deste artigo, Rajendra Gupta afirma que planeja abordar em trabalho futuro a Nucleossíntese do Estrondão (NE; em inglês, Big-Bang Nucleosynthesis ou BBN), ou seja, a formação primordial dos elementos atômicos leves.

Mas o que é de fato modelo CCC-TL de Gupta e como ele se relaciona ao princípio de di Lampedusa?

1) CCC refere-se ao fato de que as constantes físicas fundamentais variam com o tempo. É isto que leva, por exemplo, à expansão acelerada do universo em épocas cósmicas recentes. Não há, portanto, necessidade de energia escura. O modelo também não precisa de matéria escura não bariônica (matéria escura exótica).

2) TL refere-se ao fenômeno da luz cansada (ver Paradigma da luz cansada). O desvio para o vermelho cosmológico ocorre porque a luz “se cansa” em sua viagem desde galáxias distantes. Não há necessidade de expansão do espaço, pelo menos não o tempo todo. É isto que permite obter-se um universo mais velho (na verdade, em princípio, tão velho quanto se queira). Em tempo: Gupta não propõe um mecanismo físico para a luz cansada, ou seja, trata-se de uma “escuridão” em seu modelo, além das escuridões óbvias relacionadas às variações das constantes físicas fundamentais.

3) O modelo tem um Estrondão inicial, tem expansão durante algumas fases, tem radiação de fundo, dita cósmica, e tem expansão acelerada. Ou seja, é o mesmo que o ΛCDM!

4) A NE resulta na necessidade de matéria escura bariônica. Vejamos o porquê. Para se ter a síntese de elementos atômicos nos três primeiros minutos do Estrondão, é necessário nas reações nucleares uma quantidade bem determinada de bárions. Esta quantidade, extrapolada para a época atual, resulta numa quantidade de bárions cerca de 10 vezes maior do que o observado. Daí a hipótese de matéria escura bariônica, como ilustrado na figura 1. Aguardemos os cálculos de Gupta para a NE de seu modelo e então veremos se ele também necessitará da matéria escura bariônica.

Figura 1
Matéria e energia no universo do Estrondão. Note a necessidade de matéria escura bariônica no topo da pirâmide (cf. A imagética da escuridão).

Como vimos acima, muitas mudanças, mas o fundamental continua o mesmo… tudo mudou para que tudo fique como está. O modelo ΛCDM tem suas escuridões (matéria e energia) e o modelo de Gupta tem as suas (constantes variáveis e luz cansada) e ambos resultam num universo conceitualmente idêntico.

Para finalizar, como consegue Gupta uma idade maior para o universo? Mais ou menos como Georges Lemaître (1894-1966) conseguiu em um de seus modelos, mostrado na figura 2. Esta mostra a variação do fator de escala espacial do universo com o tempo cósmico R(t). No início, após o Estrondão, há uma expansão desacelerada, seguida por uma estagnação espacial — é a fase da luz cansada de Gupta —, seguida pela expansão acelerada, no modelo de Gupta, resultado das constantes variáveis. A fase de estagnação deve ser ajustada para se obter a idade desejada.

Figura 2
Modelo de Lemaître (mais detalhes em O dilema da idade do universo). A função R(t) para o modelo cosmológico de Gupta não foi explicitada em seus artigos, mas a função acima representa uma descrição qualitativa dela.