Os campos magnéticos que se formaram nos estágios iniciais do Universo podem ter sido bilhões de vezes mais fracos do que o magnetismo de um pequeno ímã de geladeira, com intensidades comparáveis à magnetização gerada pelos neurônios no cérebro humano. No entanto, apesar de tal fraqueza, vestígios quantificáveis de sua existência ainda permanecem na teia cósmica, nas estruturas visíveis conectadas em todo o Universo. Essas conclusões surgem de um estudo que utilizou cerca de 250 mil simulações computacionais, conduzido por uma equipe da SISSA (Escola Internacional de Estudos Avançados com sede em Trieste) em colaboração com as Universidades de Hertfordshire, Cambridge, Nottingham, Stanford e Potsdam. Dados observacionais foram utilizados para validar essas descobertas. A pesquisa, recentemente publicada na Physical Review Letters, especifica valores possíveis e máximos para as intensidades dos campos magnéticos primordiais. Ela também oferece a possibilidade de aprimorar nosso conhecimento sobre o início do Universo e a formação das primeiras estrelas e galáxias.
Uma teia magnética cósmica
“A teia cósmica, da qual muito ainda deve ser descoberta, é uma estrutura filamentar que conecta as galáxias e permeia o Universo. Um de seus muitos mistérios não resolvidos é o porquê de estar magnetizada, não apenas nas proximidades das galáxias, onde isso poderia ser esperado, mas também em regiões distantes que são escassamente povoadas e constituem a maior parte da teia cósmica. Isso é mais difícil de explicar.” Essas palavras são de Mak Pavičević, um estudante de doutorado da SISSA e autor principal da pesquisa, e de Matteo Viel, seu supervisor e coautor do estudo. “Nossa hipótese era que isso poderia ser um legado de eventos ocorridos em épocas cósmicas durante o nascimento do Universo, e que o magnetismo estava essencialmente ligado a processos físicos no Universo primordial. Por exemplo, os filamentos poderiam ter se magnetizado durante o processo de inflação antes do chamado ‘Big Bang’ ou por meio de eventos em épocas posteriores, chamados de transições de fase. Foi isso que buscamos determinar com nosso trabalho. Também quisemos avaliar a magnitude desses campos magnéticos primordiais por meio de nossas investigações, estabelecendo um limite superior e tentando medir suas intensidades.”
Na origem do Universo com um quarto de milhão de simulações
A equipe internacional utilizou mais de 250.000 simulações computacionais para estudar a teia cósmica e compreender melhor a influência dos campos magnéticos primordiais. Vid Iršič, da Universidade de Hertfordshire, e coautor do estudo, enfatiza que “essas são as simulações mais realistas e amplas do estado da arte sobre a influência dos campos magnéticos primordiais na teia cósmica intergaláctica.” Pavičević e Viel explicam: “Ao comparar essas simulações com dados observacionais, vimos que nossas hipóteses estavam corretas. Quando a influência dos campos primordiais é incluída na análise, a teia cósmica se apresenta de uma forma diferente, mais alinhada aos dados observados. Em particular, podemos afirmar que um modelo padrão do Universo com um campo magnético muito fraco de cerca de 0,2 nano-gauss se ajusta melhor aos dados experimentais.”
A magnitude dos campos magnéticos primordiais: um novo limite superior
Os cientistas derivaram um valor particularmente baixo para a magnitude dos campos magnéticos primordiais, estabelecendo um novo limite superior várias vezes inferior ao estimado anteriormente. Pavičević e Viel continuam: “Nossa pesquisa, portanto, impõe limites rigorosos à intensidade dos campos magnéticos formados nos momentos iniciais do Universo e é consistente com resultados recentes obtidos em dados e estudos independentes sobre o fundo cósmico de micro-ondas. Os dois cientistas explicam: “Essas evidências nos ajudarão a aprimorar nossa compreensão dos eventos no início do Universo. O campo magnético teria aumentado a densidade da teia cósmica, acelerando assim o processo de formação de estrelas e galáxias. Será possível validar ainda mais nossos resultados através de observações feitas pelo Telescópio Espacial James Webb.” Vid Iršič conclui: “Esses novos limites não apenas ajudarão a entender o impacto dos campos magnéticos primordiais na evolução do Cosmos, mas também têm importantes implicações para outros modelos teóricos que aprimoram a formação de estruturas.”