Um novo tipo de matéria escura pode ser visto através de ondas gravitacionais

Um grupo de cientistas da Universidade de Cardiff, no Reino Unido, afirma que uma nova classe de matéria escura poderia ser detectada usando o análise de ondas gravitacionais. Para isso, os pesquisadores já utilizam um detector poderoso e avançado, que incorpora um interferômetro laser. O estudo foi publicado recentemente na revista Nature.

De acordo com um comunicado de imprensa, acreditava-se tradicionalmente que matéria escura, que embora ainda não tenha sido observado, sabe-se que constitui aproximadamente 85% de toda a matéria do universo, era composto por partículas elementares pesadas. Porém, como ainda não foi detectado, os cientistas estão gradativamente ampliando seus conceitos e considerando outras alternativas.

ondas invisíveis

Uma das possibilidades, que constituiria uma novo tipo de matéria escuraé encontrado em um conceito que foi chamado campo escalar. De acordo com esta hipótese, a matéria escura seria composta por ondas invisíveis que saltam nas proximidades das galáxias, incluindo, claro, a Via Láctea. Cientistas britânicos acreditam que as ondas gravitacionais poderiam revelar este tipo de matéria escura.

Para atingir esse objetivo, eles estão usando o Detector GEO 600, desenvolvido pelo Reino Unido e pela Alemanha. É um interferômetro laser altamente sensível, que foi usado para produzir grande parte da tecnologia necessária para detectar ondas gravitacionais. Agora, ele está sendo usado pela primeira vez para tentar resolver o mistério da matéria escura.

A nova técnica

O interferometria É um método de medição que aplica o fenômeno de interferência de ondas, sejam elas ondas luminosas, de rádio, sonoras ou gravitacionais. Como funciona? Dois raios de luz, ou geralmente um raio dividido em dois, formam um padrão de interferência onde os dois raios se sobrepõem.

Como o comprimento de onda do raio visível é extremamente curto, pequenas alterações nas diferenças nos caminhos ópticos, ou seja, na distância percorrida entre os dois raios, podem ser detectadas quando variações notáveis ​​no padrão de interferência. Devido a estas características, a interferometria óptica tornou-se uma técnica de medição de enorme valor há mais de cem anos: além disso, a sua precisão foi recentemente melhorada claramente com a aplicação de lasers.

Dentro de um interferômetro a laser, dois feixes de luz saltam entre espelhos antes de se encontrarem em um detector. Graças a isso, os cientistas podem medir com absoluta precisão a dessincronização entre os dois raios de luz, o que funciona como um indicador de qualquer perturbação que os raios encontrem. Dessa forma, eles podem detectar ondas gravitacionais e agora talvez também matéria escura.

Tópico relacionado: A matéria escura está aprisionando a Via Láctea.

O fim do mistério sobre a matéria escura?

Como explicaram os cientistas, as vibrações dos espelhos colocados em instrumentos como o detector GEO600 perturbaria os raios de luz de uma maneira particular, o que seria característico da nova classe de matéria escura e faria diferença na identificação de ondas gravitacionais. Os pesquisadores acreditam que seriam capazes de detectá-la usando esta técnica, com base nas propriedades exatas desse tipo de matéria escura conhecida como campo escalar.

Embora os detectores tenham sido originalmente criados para procurar ondas gravitacionais, os especialistas afirmam que podem ser muito úteis para finalmente descobrir o matéria escura. O efeito gravitacional deste tipo de matéria sobre os objetos de todo o universo é evidente, razão pela qual os cientistas estão convencidos da sua existência. Por exemplo, este matéria invisível Pode explicar a rotação e a formação das galáxias, entre outros aspectos importantes.

Referência

Limites diretos para a matéria escura do campo escalar de um detector de ondas gravitacionais. Vermeulen, SM, Relton, P., Grote, H. et al. Natureza (2021). DOI: https://doi.org/10.1038/s41586-021-04031-y

foto: Pexels no Pixabay.