Quase um século se passou entre a previsão de Albert Einstein da existência de ondas que podem se propagar no tecido elástico que constitui o espaço-tempo segundo sua teoria relativística da gravitação, a teoria da relatividade geral. Quase ao mesmo tempo em que fez esta previsão, ele também lançou as bases para uma primeira teoria da cosmologia relativista. Isso realmente decolaria durante as décadas de 1920 a 1940 com os modelos de Big Bangque devemos a Georges Lemaître e George Gamow essencialmente este último com seus colaboradores Ralph Alpher e Robert Herman.
Depois, em 1965, foi a revolução da descoberta da radiação fóssil que deslocou a comunidade científica para o lado dos primeiros apoiantes da teoria do Big Bang, que então eram minoria. Hoje, todos os seus adversários sérios desapareceram, sendo o último, sem dúvida, Jayant Narlikar.
Durante aproximadamente 13,8 mil milhões de anos, o Universo continuou a evoluir. Ao contrário do que nos dizem os nossos olhos quando contemplamos o céu, o que o compõe está longe de ser estático. Os físicos fazem observações em diferentes idades do Universo e realizam simulações nas quais reproduzem sua formação e evolução. Parece que a matéria escura desempenhou um papel importante desde o início do Universo até à formação das grandes estruturas observadas hoje. © CEA Pesquisa
Foi a partir da década de 1960 que também começamos a desenvolver realmente modelos para a produção de partículas de matéria durante o Big Bang.
Na década de 1980, esses modelos foram complementados pelo surgimento de teorias envolvendo a existência de partículas de matéria escura. Partículas cuja existência começávamos a levar a sério para explicar em particular as enigmáticas observações relativas velocidades do estrelas e nuvens de gás no galáxias espirais.
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Simulamos em laboratório a criação de partículas pelo Big Bang
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Um Big Bang com matéria escura
Já se passou menos de meio século desde astrofísicos partículas desenvolveram um zoológico de teorias de partículas de matéria escura e os experimentalistas decidiram testá-las e, de fato, detectar direta ou indiretamente essas partículas. Surpreendentemente, revelaram-se muito mais evasivos do que se pensava anteriormente, ao ponto de vários investigadores suspeitarem agora que estávamos no caminho errado e que é realmente necessário modificar as leis da mecânica celeste newtoniana no âmbito do que foi chamado de Teoria de segunda. Os debates continuam sobre este assunto.
Ainda assim, Joachim Kopp, da Universidade João Gutenberg de Mainz (JGU) em colaboração com seu colega Azadeh Maleknejad da Universidade de Swansea acabam de publicar em Cartas de revisão física uma nova teoria interessante, sobre a qual podemos aprender através de um artigo de acesso aberto sobre arXiv.
Os dois pesquisadores apresentam um novo mecanismo de formação de matéria escura por meio das chamadas ondas gravitacionais estocásticas, conforme explicado em comunicado da JGU.
Ilustração que visualiza os estágios da evolução do nosso Universo e os estágios em que as ondas gravitacionais estocásticas (GWs) são formadas de acordo com o vídeo do CEA acima. Vemos o equivalente a um diagrama de Feynman com um gráviton, o primo do fóton para ondas gravitacionais, que se transforma em um par de partícula e antipartícula de matéria escura (DM para Matéria Escura) Em inglês. A direção do fluxo do tempo vai da esquerda para a direita, as setas para as duas partículas DM estão em conformidade com as técnicas dos diagramas de Feynman em que os cálculos são mais simples quando consideramos que uma partícula de antimatéria é uma partícula de matéria que volta no tempo! A superfície emissora de radiação fóssil está no meio da ilustração, ocorrendo após a criação da matéria escura. © Azadeh Maleknejad, Universidade de Swansea
Há décadas que sabemos que o próprio Big Bang pode ter gerado ondas gravitacionais e não só estrelas compacto como o estrelas de nêutrons ou o buracos negros supermassivos em órbita em torno um do outro.
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E se tudo viesse de… um segundo Big Bang? Uma teoria impressionante para explicar a matéria escura
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Estas ondas são muito penetrantes, de modo que enquanto a radiação fóssil nos mostra o estado do conteúdo doUniverso observáveis cerca de 380 mil anos após o Big Bang, poderíamos detectar ondas gravitacionais produzidas menos de um segundo após o Big Bang.
Sondas para a física inicial do Big Bang
Várias fontes são possíveis e testáveis com ondas gravitacionais, efeitos de teoria das supercordas ou transições de fase em campos quânticos, em particular. O problema é que estes sinais são muito fracos e geralmente abafados pela superposição de fontes de ondas posteriores, bem depois do Big Bang. Tudo acontece um pouco como se tivéssemos pequenas ondas formadas pela vento na superfície de um lago, mas se afogou nos efeitos dos impactos das gotas de chuva compactadas.
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Ondas gravitacionais do Big Bang podem ter sido detectadas Leia o artigo
É possível, no entanto, que missões como a Lisa ocorram num futuro próximo e que nos permitam testar a teoria agora apresentada por Kopp e Maleknejad, que demonstram no seu estudo que as ondas gravitacionais poderiam muito bem ter levado à formação de férmions sem massa ou quase sem massa. A família de férmions conhecidos inclui, em particular, os elétronsO quarks e o neutrinos. Algumas partículas de matéria escura são férmions, mas de acordo com outras teorias, como os áxions, poderiam ser férmions. bósons.
Segundo os dois pesquisadores, portanto, da mesma forma que o ondas eletromagnéticas pode criar pares de partículas eantipartículaslá ” luz » a força gravitacional poderia ter gerado férmions de matéria escura.