Um novo estudo realizado pelo Professor Joachim Kopp da Johannes Gutenberg University Mainz (JGU) e pelo PRISMA++ Cluster of Excellence, em colaboração com o Dr. Azadeh Maleknejad da Swansea University, sugere que as ondas gravitacionais podem ter desempenhado um papel fundamental na formação inicial da matéria escura no Universo. Postado em Cartas de revisão físicaO estudo introduz novos cálculos que apontam para um processo anteriormente inexplorado no qual as chamadas ondas gravitacionais aleatórias podem criar matéria escura.
Este trabalho resolve uma das maiores questões sem resposta na física de partículas. Tudo o que podemos ver, incluindo planetas, estrelas e vida na Terra, é feito de matéria visível, mas isso representa apenas cerca de quatro por cento do universo. A maior parte do universo permanece invisível, consistindo de matéria escura e energia escura. Só a matéria escura representa cerca de 23% do universo.
As observações mostram que a matéria escura está espalhada pelo espaço, moldando galáxias e as maiores estruturas cósmicas. Apesar do seu enorme impacto, os cientistas ainda não sabem do que é feita a matéria escura. Muitas teorias e experimentos estão em andamento para revelar sua verdadeira natureza.
Novas formas de formação de ondas gravitacionais e partículas
As ondas gravitacionais são ondulações no espaço-tempo produzidas por alguns dos eventos mais energéticos do universo, como colisões entre buracos negros ou estrelas de nêutrons. No entanto, nem todas as ondas gravitacionais provêm de eventos tão dramáticos. Outro tipo, chamado de ondas gravitacionais aleatórias, é produzido por uma série de processos que não envolvem objetos massivos.
Estas ondas são muito mais fracas e fazem parte do sinal de fundo que preenche o universo. Muitos deles são muito antigos, datando dos primeiros estágios após o Big Bang. Eles podem ter sido criados em momentos-chave da história do universo, incluindo transições de fase à medida que o universo esfriava ou transições de fase no campo magnético primordial.
“Neste artigo, examinamos a possibilidade de que as ondas gravitacionais, que se acredita serem comuns no universo primitivo, sejam parcialmente convertidas em partículas de matéria escura”, explica Cope. “Isto leva a um novo mecanismo de produção de matéria escura que nunca foi estudado antes”.
Das primeiras ondas cósmicas às partículas de matéria escura
A investigação sugere que estas primeiras ondas gravitacionais podem ter produzido férmions que inicialmente tinham pouca ou nenhuma massa. Os férmions são uma ampla classe de partículas que inclui elétrons, prótons e nêutrons como exemplos comuns. Os pesquisadores dizem que esses primeiros férmions podem ter ganhado massa mais tarde e evoluído para as partículas de matéria escura que existem hoje.
O que vem a seguir para esta teoria?
“O próximo passo no desenvolvimento deste campo de investigação é ir além das nossas estimativas analíticas e realizar cálculos numéricos para melhorar a precisão das nossas previsões”, disse Kopp. “Outro caminho para pesquisas futuras é investigar outros possíveis efeitos das ondas gravitacionais no universo primitivo. Um exemplo disso é um mecanismo que poderia explicar a conhecida diferença entre as partículas e antipartículas produzidas.”
