Físicos calculam os sinais perdidos emitidos frações após o Big Bang

Pela primeira vez, físicos teóricos suíços calcularam a frequência precisa dos sinais de ondas gravitacionais específicas, que teriam surgido apenas frações de segundo após o Big Bang.

Assim como precisávamos descobrir a frequência do bóson de Higgs antes dos cientistas conseguirem detectá-lo, isso significa que podemos agora tentar rastrear esses sinais de fenômenos cosmológicos perdidos há muito tempo, chamados de “oscilons”.

A pesquisa foi publicada na revista Physical Review Letters.

Ondas gravitacionais

Albert Einstein previu a existência de ondas gravitacionais em 1916, mas somente no ano passado pudemos confirmar sua teoria.

Essas ondas são diferentes de todas as outras que emanam através do universo, porque elas encolhem e esticam o continuum espaço-tempo conforme vagam, distorcendo a geometria do próprio universo.

Todas as massas aceleradoras devem emitir ondas gravitacionais, mas elas são tão difíceis de captar que até agora só conseguimos detectá-las quando a fonte é extremamente grande – como a fusão de dois buracos negros maciços.

À medida que adquirimos ferramentas mais sensíveis, prevê-se que seremos capazes de “ouvir” as ondas gravitacionais e usá-las para descobrir mais sobre o nascimento do universo.

Escutando as ondas

Para dar aos cientistas uma ideia do que eles deveriam procurar em meio a tantos ruídos no universo, uma equipe de físicos teóricos da Universidade de Basileia, na Suíça, estudou o que é conhecido como “fundo estocástico de ondas gravitacionais” – as intensidades e frequências de uma série de ondas gravitacionais que teriam sido emitidas após o Big Bang.

A ideia é que, uma vez que aprendermos exatamente como são esses sinais, eles possam ser testados experimentalmente para confirmar se realmente existem. E como descobrir isso?

Apenas algumas frações de segundo após o Big Bang, tudo no universo era muito pequeno, denso e quente. Esse pequeno universo só existiu por um período de tempo incrivelmente curto, e os físicos pensam que foi dominado por uma partícula hipotética conhecida como inflaton.

Os inflatons sofreram flutuações intensas, formando certos aglomerados que os fizeram oscilar em regiões localizadas do espaço. Essas regiões são conhecidas como oscilons, e os pesquisadores mostraram que teriam enviado ondas gravitacionais tão fortes pelo espaço que ainda deveríamos ser capazes de detectá-las hoje.

Frequência do oscilon

Usando simulações numéricas, a equipe foi capaz de calcular a frequência precisa do sinal do oscilon, ilustrada acima. O sinal deve aparecer como um pico distinto no espectro de outra forma amplo do fundo estocástico de ondas gravitacionais.

Esse é um bom ponto para começar a procurar por ele, se quisermos ter uma melhor compreensão dos primeiros momentos do universo.

“Antes de nossos cálculos, não teríamos pensado que os oscilons podiam produzir um sinal tão forte em uma frequência específica”, explicou o principal pesquisador do estudo, Stefan Antusch.

Os cálculos, é claro, são a parte relativamente fácil. Agora, físicos experimentais devem usar este sinal previsto para tentar identificá-lo usando detectores de ondas gravitacionais, como o LIGO.

Como ocorreu com o bóson de Higgs, não é uma missão impossível, mas pode levar um bom tempo. [ScienceAlert]

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