Calculadora de Inflacao Cosmica: Expansao do Universo Primordial

A inflacao cosmica e uma teoria que postula uma expansao ultra-rapida e exponencial do espaco nas fracoes de segundo iniciais do universo, especificamente por volta de 10^-36 segundos apos o Big Bang. Ocorreu porque um campo escalar teorico, denominado inflaton, encontrava-se num estado de alta densidade de energia de falso vacuo, o que gerou uma pressao negativa e uma forca de gravidade repulsiva que esticou o tecido do espaco-tempo.

O numero de e-folds mede a duracao da fase de expansao exponencial. Um e-fold representa o tempo no qual o tamanho do universo e multiplicado pelo numero de Euler (aproximadamente 2.718). Se o universo experimenta N e-folds, o seu fator de escala aumenta por um fator de e^N. Os modelos cosmologicos padrao exigem pelo menos 50 a 60 e-folds para solucionar adequadamente os problemas de planicidade e do horizonte.

O problema do horizonte questiona por que regioes do universo extremamente distantes têm temperaturas de radiacao de fundo de micro-ondas quase identicas, apesar de a velocidade da luz nao permitir que interagissem para alcancar o equilibrio. A inflacao resolve isso demonstrando que, antes da expansao exponencial, todo o universo observavel era uma minuscula regiao termicamente homogenea causalmente conectada, a qual foi esticada instantaneamente alem do horizonte visual.

A densidade de energia do universo atual esta extremamente proxima da densidade critica, o que significa que o espaco e plano com uma margem de erro minima. Sem inflacao, qualquer desvio inicial da planicidade teria crescido exponencialmente com o tempo, requerendo um ajuste fino impossivel no Big Bang. A inflacao estica a curvatura espacial de forma tao violenta que qualquer curvatura inicial e diluida, da mesma forma que a superficie de uma esfera gigante parece perfeitamente plana a nivel local.

O reaquecimento e a transicao termica que marca o fim da inflacao. Durante a inflacao, o universo resfria para temperaturas proximas do zero absoluto devido a expansao exponencial do volume. Quando o campo do inflaton decai para o minimo do seu potencial, a sua energia restante e vertida no espaco sob a forma de particulas do Modelo Padrao atraves de interacoes quanticas, preenchendo o cosmos com um plasma quente e denso que inicia a fase tradicional do Big Bang.