doi.org/10.1103/PhysRevLett.133.021004
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#ondas gravitacionais
Pesquisas recentes indicam que formas simples de matéria do universo primitivo podem ser detectáveis através de ondas gravitacionais, o que também poderia explicar a natureza da matéria escura.
Estas descobertas oferecem um potencial avanço tanto na detecção de ondas gravitacionais como na identificação de componentes da matéria escura.
Ondas gravitacionais, ondulações no espaço-tempo previstas por Einstein há quase um século, foram detectadas pela primeira vez em 2015.
Um novo estudo liderado por Yanou Cui, professor associado de física e astronomia na Universidade da Califórnia, em Riverside, mostra que formas muito simples de matéria poderiam criar fundos de ondas gravitacionais detectáveis logo após o Big Bang.
Este mecanismo de criação de fundos de ondas gravitacionais detectáveis pode lançar luz sobre o intrigante sinal de onda gravitacional recentemente capturado por observatórios de cronometragem de pulsares, – disse Cui.
Outra implicação interessante é que a mesma forma de matéria pode ser identificada como matéria escura, a substância misteriosa que se acredita constituir a maior parte da massa do universo e que intriga os cientistas há décadas e abre caminho para a descoberta de uma nova física fundamental usando o maior laboratório: o próprio universo.
Nas perguntas e respostas a seguir, Cui responde a algumas perguntas sobre a pesquisa: Quais são essas formas muito simples de matéria? A forma simples de matéria é um tipo de matéria de campo escalar ultraleve.
Escalar significa que a matéria não tem rotação interna (spin) e se assemelha ao bóson de Higgs.
Essas formas de matéria são muito leves, cada uma com massa de um milionésimo ou mesmo um bilionésimo da massa de um elétron.
Devido à sua massa muito pequena, elas agem mais como ondas do que como partículas, e permeiam o universo.
As ondas gravitacionais precisam ter intensidade alta o suficiente, análoga às ondas eletromagnéticas, para que os experimentos atuais sejam sensíveis o suficiente para capturá-las.
Além disso, eles precisam estar nas bandas de frequência às quais esses experimentos são sensíveis; até agora, apenas certas faixas de frequência de ondas gravitacionais podem ser detectadas devido a limitações tecnológicas.
Essas formas simples de matéria geram um fundo de radiação detectável de ondas gravitacionais logo após o Big Bang e em nenhum outro momento? u000a0 Sim, as ondas gravitacionais são geradas durante uma época em que a taxa de expansão do universo está em torno da massa do campo escalar.
Pararia além deste ponto, pois a produção de partículas seria interrompida em algum momento pelo mecanismo interno.
Quando digo logo após o Big Bang, ainda falta uma fração de segundo depois disso.
Muito depois do Big Bang, pode haver produção de GW a partir de fontes astrofísicas, como fusões de buracos negros, observadas pelo Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro Laser.
Por que essas formas simples de matéria não eram conhecidas até agora? Elas não interagem com a matéria conhecida de outras maneiras além da interação gravitacional superfraca.
O sinal da onda gravitacional que demonstramos é a forma de detectá-los.
Mas se forem matéria escura, sabemos sobre eles a partir da evidência geral da matéria escura.
Novamente, como eles só interagem gravitacionalmente com a matéria visível, que é muito fraca, não sabíamos muito sobre eles antes.
Você diz que seria emocionante identificar esta forma simples de matéria como matéria escura.
Será porque finalmente saberemos do que é feita a matéria escura? Sim, este é um dos destaques.
Mas também não é nada trivial produzir ondas gravitacionais detectáveis, e descobrimos que uma forma simples de matéria, possivelmente matéria escura, pode produzir tais ondas gravitacionais, uma conquista teórica significativa.
Além disso, como mencionado anteriormente, a intrigante descoberta do tempo do pulsar no ano passado pode ser explicada por este mecanismo.
Publicado em 25/07/2024 19h50
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