Usando Ondas Gravitacionais para Caçar a Matéria Escura
Uma equipe global de cosmólogos descobriu, por meio de simulações de computador, que a observação de ondas gravitacionais da fusão de buracos negros pode revelar a verdadeira natureza da matéria escura. O Dr. Alex Jenkins, da University College London, será coautor de sua descoberta hoje no Encontro Nacional de Astronomia de 2023.
A equipe estudou a produção de sinais de ondas gravitacionais em universos simulados com vários tipos de matéria escura por meio de simulações de computador. Suas descobertas mostram que a contagem do número de eventos de fusão de buracos negros encontrados pela próxima geração de observatórios pode nos dizer se a matéria escura interage ou não com outras partículas. Isso nos dá novas percepções sobre a sua composição.
O Entendimento dos Cosmólogos
Em geral, os cosmólogos acreditam que nossa compreensão do cosmos não tem matéria escura. Apesar da sólida evidência de que ela é responsável por 85% de toda a matéria do universo, não há consenso atual sobre a natureza subjacente da matéria escura. Isso abrange se as partículas de matéria escura podem colidir com outras, como átomos ou neutrinos, ou se podem passar diretamente por elas sem serem afetadas.
Para verificar isso, você pode observar como as galáxias se formam em auréolas, nuvens densas de matéria escura. A estrutura da matéria escura se dispersa quando colide com os neutrinos, resultando na formação de menos galáxias. O problema com esse método é que todas as galáxias que desaparecem são minúsculas e estão muito distantes de nós. Mesmo com os melhores telescópios disponíveis, é difícil determinar se elas estão lá.
Explorando a Estrutura do Universo por meio de Ondas Gravitacionais: Perspectivas Futuras
Os autores deste estudo sugerem o uso de ondas gravitacionais para medir indiretamente a abundância de galáxias que estão desaparecendo, em vez de vê-las diretamente. Sua simulação mostra muito menos fusões de buracos negros no universo distante em modelos nos quais a matéria escura colide com outras partículas. Embora esse efeito seja pequeno demais para ser observado pelos experimentos de ondas gravitacionais que estão sendo realizados atualmente, ele será um alvo importante para a próxima geração de observatórios que estão sendo planejados.
Os autores esperam que seus métodos estimulem novas ideias para o uso de dados de ondas gravitacionais para explorar a estrutura em grande escala do universo e lançar nova luz sobre a natureza misteriosa da matéria escura.
O Dr. Sownak Bose, da Universidade de Durham, um dos coautores, disse: Nossa compreensão do universo ainda enfrenta muitos mistérios, incluindo a matéria escura. Isso indica que é fundamental continuar descobrindo novas maneiras de estudar os modelos de matéria escura, combinando sondas novas e existentes para testar as previsões do modelo o máximo possível. O estudo da astronomia de ondas gravitacionais permite uma melhor compreensão da matéria escura e da formação e evolução das galáxias em geral.
Declarações dos Coautores sobre Ondas Gravitacionais e a Evolução do Universo
O outro coautor, Markus Mosbech, da Universidade de Sydney, acrescentou: Como passam desimpedidas pelo universo, as ondas gravitacionais nos oferecem uma oportunidade única de observar o universo primitivo, e os interferômetros da próxima geração serão sensíveis o suficiente para detectar eventos individuais em distâncias enormes.
A professora Mairi Sakellariadou, do King’s College de Londres, outro membro da equipe de pesquisa, disse: Os dados da terceira geração de ondas gravitacionais fornecerão uma maneira nova e independente de testar o modelo atual que descreve a evolução do nosso universo e lançarão luz sobre a natureza ainda desconhecida da matéria escura.
Leia o Artigo Original em: PHYS.
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