Pesquisadores querem usar ondas gravitacionais para aprender sobre matéria escura

gurinho

Quando dois objetos suficientemente massivos colidem – como quando dois buracos negros se fundem – as forças podem realmente dobrar o espaço-tempo, criando ondulações chamadas ondas gravitacionais . Essas ondas gravitacionais podem ser detectadas mesmo a milhões de anos-luz de distância, tornando-as uma maneira de aprender sobre eventos distantes e dramáticos em partes distantes do universo. E agora, uma equipe de astrônomos criou um método para usar ondas gravitacionais para estudar o misterioso fenômeno da matéria escura.

A ideia da pesquisa era criar diferentes modelos de computador de como seriam as ondas gravitacionais das fusões de buracos negros em universos com diferentes tipos de matéria escura. Ao comparar os modelos com o que é visto no mundo real, podemos aprender mais sobre que tipo de matéria escura é mais provável.

A concepção do artista mostra dois buracos negros em fusão semelhantes aos detectados pelo LIGO.
A concepção do artista mostra dois buracos negros em fusão semelhantes aos detectados pelo LIGO. Os buracos negros estão girando de maneira não alinhada, o que significa que eles têm orientações diferentes em relação ao movimento orbital geral do par. O LIGO encontrou indícios de que pelo menos um buraco negro no sistema chamado GW170104 não estava alinhado com seu movimento orbital antes de se fundir com seu parceiro. LIGO/Caltech/MIT

Os cientistas sabem que a matéria escura não interage com a luz, mas algumas pessoas pensam que ela pode interagir com um tipo de partícula chamada neutrino. Isso significa que as colisões de neutrinos podem impedir que a matéria escura se forme nas estruturas que são a base das galáxias, então essas partículas podem impedir a formação das galáxias. Se pudéssemos encontrar essas galáxias “desaparecidas”, isso apoiaria a ideia de que a matéria escura pode ser afetada por neutrinos.

É difícil ver uma galáxia que não se formou. É por isso que os pesquisadores sugerem o uso de ondas gravitacionais criadas em fusões de buracos negros como uma medida. Com menos galáxias, há menos fusões e, portanto, menos ondas gravitacionais.

As simulações mostram que este pode ser um método eficaz para aprender sobre a matéria escura. Os atuais detectores de ondas gravitacionais não são poderosos o suficiente para detectar esses pequenos efeitos, mas a próxima geração de instrumentos pode ser usada para esse fim.

“A matéria escura continua sendo um dos mistérios duradouros em nossa compreensão do universo”, disse um dos pesquisadores, Sownak Bose, da Universidade de Durham, em um comunicado . “Isso significa que é especialmente importante continuar identificando novas maneiras de explorar modelos de matéria escura, combinando sondas novas e existentes para testar ao máximo as previsões do modelo. A astronomia de ondas gravitacionais oferece um caminho para entender melhor não apenas a matéria escura, mas a formação e a evolução das galáxias em geral.”

A pesquisa foi apresentada no Encontro Nacional de Astronomia de 2023 em 5 de julho.