A forma estranha da matéria escura viscosa, que responde pela maior parte da matéria no universo, poderia ter um efeito surpreendente em sua evolução inicial - e tornar as ondulações do Big Bang mais fáceis de detectar. Sabe-se que a matéria escura é uma substância misteriosa que compõe 80% da substância em nosso mundo, mas que interage com a matéria comum apenas gravitacionalmente. Atualmente, os candidatos mais populares para matéria escura são considerados os WIMPs (WIMPs), partículas massivas de interação fraca, mas décadas de busca por essa partícula não levaram a nada. Os WIMPs também prevêem coisas específicas que não vemos no Universo, como um enxame de minigaláxias ao redor da Via Láctea.
Existem outros candidatos à matéria escura. Por exemplo, Paul Shapiro da Universidade do Texas em Austin e seus colegas exploraram anteriormente uma forma alternativa de matéria escura que inclui partículas chamadas bósons, que - ao contrário dos WIMPs e da matéria comum - podem estar no mesmo estado quântico. Essa propriedade também pode permitir que eles se aglutinem em um estado estranho e viscoso da matéria - um condensado de Bose-Einstein (BEC), no qual uma população de uma partícula se comporta como um único objeto quântico.
Agora Shapiro e seu aluno de graduação Buha Li estão estudando como essa forma de matéria escura pode ter afetado o universo primitivo.
Surto de crescimento
Os cosmólogos estão acostumados a pensar que nos primeiros momentos de sua existência o universo experimentou um surto de crescimento exponencial. Essa expansão, que ocorreu nos primeiros segundos após o Big Bang, é chamada de inflação e deveria enviar ondulações relativísticas através do espaço-tempo - ondas gravitacionais primordiais (ou primitivas, chame como quiser).
Os físicos pensaram que estavam vendo evidências dessas ondas quando trabalharam com o telescópio BICEP2 em 2013, mas acabou não sendo o caso. Mas no início deste ano, o experimento LIGO viu ondas gravitacionais de buracos negros em colisão, o que provou que tais ondas realmente existem.
Na imagem padrão, essas ondas gravitacionais primordiais deveriam ser tão pequenas que o LIGO nunca as verá. “Algo completamente diferente está acontecendo em nosso modelo”, diz Shapiro. "A matéria escura muda seu comportamento se voltarmos no tempo."
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Embora a matéria escura viscosa se comporte exatamente da mesma maneira que os WIMPs fazem hoje, os cálculos dos cientistas mostram que nos primeiros estágios seu comportamento mudou: ela agia não como matéria, mas como radiação. Retrocedendo ainda mais no tempo, a matéria escura era mais densa e se comportava como um líquido, resistindo à compressão.
“Quando tentamos quebrá-lo, temos que ter em mente a pressão”, diz Shapiro. - Quando você o coleta em uma pilha, ele quer inchar de volta. Parece que estamos enchendo o Universo de líquido."
Os cientistas não esperavam encontrar isso.
Essa elasticidade significa que essa estranha matéria escura viscosa pode ter diminuído a taxa de expansão do universo naquela época. Começando bem no final da inflação, o universo se expandiria muito mais lentamente com matéria escura do que sem ela.
Mas as ondas gravitacionais primárias deveriam ter atravessado o jovem Universo na mesma velocidade de antes. E porque eram mais fáceis de imprimir contra o fundo, eles podem ser mais fáceis de detectar.
Ondas primárias
Em uma palestra em uma reunião da American Physical Society em Salt Lake City, Utah, no mês passado, alguns cientistas disseram que a matéria escura pode suprimir a expansão o suficiente para que as ondas gravitacionais primordiais sejam detectadas pelas forças LIGO.
“Na história padrão, sem nossa matéria escura, eles estarão bem abaixo do limite no qual os detectores de ondas gravitacionais, atuais ou futuras, podem detectá-los. Mas nosso modelo mostra que ainda há esperança."
Tanya Rejimbo, da equipe LIGO, destaca que, como há tanto que não sabemos sobre como era o universo primitivo, é impossível dizer com certeza sobre tal possibilidade. Em sua opinião, não há garantia de que essas ondas existam ou de que nossos futuros detectores as verão. Mas este trabalho é interessante porque oferece essa oportunidade.
ILYA KHEL
