A matéria escura é a substância mais misteriosa, mas onipresente no universo. Na verdade, é invisível. Isso ocorre simplesmente porque ele não interage com a luz. Mas e se, em vez de ver a matéria escura, os cientistas tentassem ouvi-la?
Uma nova pesquisa sugere que a matéria escura pode deixar uma marca minúscula, mas discernível, nas ondulações cacofônicas do espaço-tempo, chamada “ondas gravitacionais“Quando duas pessoas estão juntas, isso ressoa por todo o universo buraco negro Bater e mesclar. No entanto, isso só pode acontecer se o buraco negro giratório puder ser “agitado”. matéria escura Como manteiga cósmica. (Discutiremos isso em breve.)
Felizmente, quando se trata de detectar ondas gravitacionais produzidas por colisões de buracos negros, instrumentos humanos, por ex. Guangda (Observatório de Ondas Gravitacionais com Interferômetro Laser) está ficando cada vez mais sensível. Para se preparar para um momento em que tais impressões possam ser mais facilmente registadas em dados de ondas gravitacionais, a equipa desenvolveu um método para prever que forma as ondas gravitacionais devem assumir à medida que viajam através da matéria escura, em vez de através do vácuo.
“É ótimo usar buracos negros para procurar matéria escura”, disse o membro da equipe Rodrigo Vicente, pesquisador do GRAPPA (Gravitational Astrophysics Amsterdam). disse em um comunicado. “Seremos capazes de detectar matéria escura em escalas muito menores do que antes.”
Não acredito que isso não é manteiga
A matéria escura representa um grande mistério porque, embora não possamos vê-la, ela ainda “supera” a matéria comum numa proporção de cerca de cinco para um.
A sua falta de interação com a luz significa que não pode ser composto de prótons, nêutrons e elétrons (as partículas que constituem os átomos). Isso ocorre porque os átomos constituem toda a “matéria comum” que vemos ao nosso redor, desde estrelas e planetas até o dispositivo em que você está lendo isto e nossos próprios corpos. Em outras palavras, átomos Fazer Interage com a luz (mais tecnicamente, radiação eletromagnética). Na verdade, a única forma de os astrónomos saberem que a matéria escura existe é através da sua interação com a gravidade e da forma como essa interação curva o espaço-tempo, afetando indiretamente a matéria e a luz comuns.
Armados com esse conhecimento, os cientistas têm procurado partículas além do universo. modelo padrão de física de partículas Isso poderia explicar a matéria escura. Estas partículas têm uma ampla gama de massas e propriedades potenciais, com uma hipótese de que as partículas são “escalares leves” com uma massa muito menor que a de um elétron. Uma característica das quantidades vernier é que a matéria escura composta por essas partículas se comporta como uma onda coordenada em torno de um buraco negro.
Em torno de um buraco negro giratório, a energia rotacional seria transferida para uma quantidade vernier de matéria escura, amplificando sua densidade, como uma pá transformando creme em manteiga. Se esta “manteiga” de matéria escura se tornar suficientemente densa, poderá afetar as ondas gravitacionais dos buracos negros em fusão, deixando uma marca reveladora.
Depois de identificar esta assinatura, Vicente e colegas analisaram os dados recolhidos pelo LIGO e pelos seus outros detectores de ondas gravitacionais, KAGRA (Kamiokande Gravitational Wave Detector) e Virgo, concentrando-se nos 28 sinais mais claros da fusão de buracos negros. Destes, 27 parecem ser provenientes de fusões que ocorrem no vácuo relativo do espaço. No entanto, um sinal, GW190728, ouvido pela primeira vez em 19 de julho de 2019, é o resultado da fusão de um par de buracos negros com uma massa combinada de 20 vezes a do Sol e uma distância estimada de 8 mil milhões de anos-luz, e parece conter vestígios claros de que esta fusão ocorreu numa região de matéria escura densa “amanteigada”.
A equipa por detrás deste estudo é rápida a salientar que isto não pode ser considerado uma detecção positiva de matéria escura, mas diz que nos dá uma dica sobre o que procurar, o que pode orientar a direcção de pesquisas subsequentes — algo que poderá tornar-se cada vez mais útil como detector de matéria escura. Terra Continuando com a quinta operação, a sensibilidade aumentou.
“Sabemos que a matéria escura está ao nosso redor. Tem que ser densa o suficiente para que possamos ver seus efeitos”, disse o líder da equipe, Josu Aurrekoetxea, do Departamento de Física do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT). “Os buracos negros fornecem um mecanismo para aumentar esta densidade, e agora podemos procurá-lo analisando as ondas gravitacionais emitidas quando se fundem.”
As descobertas da equipe foram publicadas na terça-feira (12 de maio) na revista Cartas de revisão física.
