Universo Inflacionário

A teoria do Big Bang faz um excelente trabalho em descrever o universo que vemos hoje: ela explica a expansão do universo, prediz corretamente a abundância de hidrogênio e hélio (elementos mais comuns no universo), e também explica a radiação cósmica de fundo. Poucos cientistas questionam sua validade.
Apesar de seus sucessos, o modelo padrão da teoria do Big Bang era muito simples para ser completo. Por exemplo, ele não explica qual o motivo da temperatura da radiação de fundo permanecer extraordinariamente constante sobre todo o céu, não variando por mais que uma parte em 100.000. No modelo padrão do modelo do Big Bang, os constituintes do universo primordial não poderiam interagir entre si, então não há forma de todos eles atingirem a mesma temperatura. Outro problema é que o universo parece quase plano, existindo sobre a tênue linha entre aberto e fechado. No modelo padrão do Big Bang, a única forma de explicar essas observações é tendo o universo começado com uma temperatura uniforme e em uma densidade crítica.
Em 1980, o físico americano Alan Guth idealizou uma forma de contornar esses problemas. Ele teorizou que pouco após o Big Bang (10⁻³⁵ segundos ou 100 bilhões de trilhões de bilionésimos de segundo, para ser exato), o universo submeteu-se a um período extraordinariamente rápido de expansão, inflando seu tamanho por um fator de 10⁵⁰.

Uma explosão extraordinária de expansão nos estágios iniciais do
universo inflou para o tamanho do cosmos em um fator de 10⁵⁰.
Isso contrasta com o modelo padrão do Big Bang, no qual o universo
expande em uma data sempre decrescente à medida que a
gravidade tenta colocar tudo de volta no mesmo ponto.

Antes do período inflacionário, os constituintes do universo poderiam estar em contato um com o outro, então eles poderiam ter chegado à mesma temperatura. E a rápida inflação poderia ter feito a expansão do universo parecer muito plana, na mesma forma que um balão é inflado por um fator tão grande que poderia lembrar as Grandes Planícies. A inflação acabou em 10⁻³⁰ segundos após o Big Bang, e desde então, o universo tem expandido como o modelo padrão do Big Bang.
Guth baseou seus argumentos nas Grandes Teorias Unificadas, ou GUT (Grand Unified Theories), que unem gravidade, eletromagnetismo e forças nucleares forte e fraca em uma. Essas teorias predizem que o universo resfriou-se após o Big Bang, e que as forças separaram-se em suas identidades no que é chamado transição de fase. A água submete-se a uma transição de fase similar quando converte-se em gelo com a queda de temperatura. Se as condições forem adequadas, você pode supercongelar a água, à temperaturas inferiores ao ponto de congelamento, sem formação de gelo. Se o universo comportar-se de forma similar, então o espaço pode ter um excesso de energia que atua contrariamente à gravidade, orientando a inflação.

Fonte: Stephen's Hawking Universe - Strange Stuff Explained (BBC/PBS)

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