As ondas gravitacionais podem ter desempenhado um papel fundamental na criação da matéria escura nos primeiros momentos do Universo, de acordo com um novo estudo realizado pelo Professor Joachim Kopp da Universidade Johannes Gutenberg de Mainz (JGU) e pelo cluster de excelência PRISMA++ que trabalha com o Dr. Azadeh Maleknejad da Universidade de Swansea. Publicado em Revisão de planilhas físicasestudo apresenta novos cálculos que apontam para um processo até então inexplorado no qual as chamadas ondas gravitacionais aleatórias podem dar origem à matéria escura.
Este trabalho aborda uma das maiores questões da física de partículas. Tudo o que podemos ver, incluindo os planetas, as estrelas e a vida na Terra, é composto de matéria visível, mas representa apenas cerca de quatro por cento do universo. A maior parte do cosmos 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 se espalha pelo espaço, formando galáxias e as maiores estruturas cósmicas. Apesar de sua enorme influência, os cientistas ainda não sabem do que é feita a matéria escura. Numerosas teorias e experimentos estão sendo conduzidos para revelar sua verdadeira natureza.
Ondas gravitacionais e um novo caminho para a formação de partículas
As ondas gravitacionais são ondulações no espaço-tempo que resultam de alguns dos eventos mais energéticos do universo, como colisões entre buracos negros ou estrelas de nêutrons. No entanto, nem todas as ondas gravitacionais se originam de eventos tão dramáticos. Outro tipo, conhecido como ondas gravitacionais aleatórias, surge de 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 extremamente antigos, datando das primeiras fases após o Big Bang. Eles podem ter se originado em momentos-chave da história cósmica, incluindo transições de fase à medida que o universo esfriava ou a partir de campos magnéticos primordiais.
“Neste artigo, investigamos a possibilidade de uma conversão parcial de ondas gravitacionais, que se pensa serem omnipresentes no Universo primitivo, numa partícula de matéria escura,” explicou Kopp. “Isto leva a um novo mecanismo para a produção de matéria escura que não foi explorado antes.”
Das primeiras ondas do universo às partículas de matéria escura
O estudo mostra que estas primeiras ondas gravitacionais poderiam ter produzido férmions que originalmente tinham pouca ou nenhuma massa. Os férmions são uma ampla classe de partículas que inclui exemplos familiares como elétrons, prótons e nêutrons. Segundo os investigadores, estes primeiros férmions podem ter posteriormente ganho massa e evoluído para as partículas de matéria escura que existem hoje.
O que vem a seguir para esta teoria
“O próximo passo no desenvolvimento desta linha de investigação é ir além das nossas estimativas analíticas e realizar cálculos numéricos para melhorar a precisão das nossas previsões. Outra área para investigação futura é explorar outros possíveis efeitos das ondas gravitacionais no Universo primitivo. Um exemplo disto poderia ser um mecanismo que poderia explicar a conhecida diferença nas partículas e antipartículas produzidas,” disse Kopp.
