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A Dra. Lilli Sun está em busca de nuvens bóson - um candidato chave para a matéria escura. Crédito: Tracey Nearmy / ANU
A busca por ondas gravitacionais, ondulações no espaço e no tempo causadas por grandes cataclismos cósmicos, pode ajudar a resolver um dos outros mistérios ardentes do Universo - as nuvens bóson e se elas são um dos principais candidatos à matéria escura.
Os pesquisadores estão usando instrumentos poderosos, como o avançado Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO), o avançado Virgo e o KAGRA, que detectam ondas gravitacionais a bilhões de anos-luz de distância para localizar nuvens bóson em potencial.
Nuvens de bóson, compostas de partículas subatômicas ultraleves que são quase impossíveis de detectar, foram sugeridas como uma possível fonte de matéria escura - responsável por cerca de 85% de toda a matéria do Universo.
Agora, um novo estudo internacional importante realizado na colaboração LIGO-Virgo-KAGRA e co-liderado por pesquisadores da The Australian National University (ANU), oferece uma das melhores pistas até agora para caçar essas partículas subatômicas em busca de ondas gravitacionais causadas por bóson nuvens circundando buracos negros.
A Dra. Lilli Sun, do ANU Center for Gravitational Astrophysics, disse que o estudo foi a primeira pesquisa em todo o céu feita sob medida para procurar ondas gravitacionais previstas provenientes de possíveis nuvens de bósons próximas a buracos negros que giram rapidamente.
"É quase impossível detectar essas partículas ultraleves do bóson na Terra", disse Sun.
"As partículas, se existirem, têm massa extremamente pequena e raramente interagem com outra matéria - que é uma das principais propriedades que a matéria escura parece ter. A matéria escura é um material que não pode ser visto diretamente, mas sabemos que a matéria escura existe por causa do efeito que tem sobre os objetos que podemos observar.
"Mas, ao procurar ondas gravitacionais emitidas por essas nuvens, podemos rastrear essas partículas indescritíveis de bóson e, possivelmente, decifrar o código da matéria escura. Nossas pesquisas também podem nos permitir descartar certas partículas de bóson ultraleves que nossas teorias dizem que poderiam existir mas, na verdade, não".
O Dr. Sun, também investigador associado do Centro de Excelência para Descoberta de Ondas Gravitacionais (OzGrav), disse que os detectores de ondas gravitacionais permitiram aos pesquisadores examinar a energia de buracos negros em rotação rápida extraídos por tais nuvens, caso existam.
Impressão artística de um buraco negro. Crédito: NASA
"Acreditamos que esses buracos negros prendam um grande número de partículas de bósons em seu poderoso campo de gravidade, criando uma nuvem corotante com eles. Esta dança delicada continua por milhões de anos e continua gerando ondas gravitacionais que se lançam através do espaço", disse ela.
Embora os pesquisadores ainda não tenham detectado as ondas gravitacionais das nuvens do bóson, Sun disse que a ciência das ondas gravitacionais "abriu portas que antes estavam trancadas para os cientistas".
"As descobertas de ondas gravitacionais não apenas fornecem informações sobre objetos compactos misteriosos no Universo, como buracos negros e estrelas de nêutrons , mas também nos permitem procurar por novas partículas e matéria escura", disse ela.
“Futuros detectores de ondas gravitacionais certamente abrirão mais possibilidades. Seremos capazes de nos aprofundar no Universo e descobrir mais insights sobre essas partículas.
"Por exemplo, a descoberta de nuvens de bósons usando detectores de ondas gravitacionais traria importantes descobertas sobre a matéria escura e ajudaria a avançar em outras pesquisas por matéria escura . Também avançaria nosso entendimento da física de partículas de forma mais ampla".
Em outro avanço significativo, o estudo também lançou mais luz sobre a chance de nuvens de bósons existirem em nossa própria galáxia, levando em consideração suas idades.
Dr. Sun disse que a força de qualquer onda gravitacional depende da idade da nuvem, com as mais antigas enviando sinais mais fracos.
"A nuvem de bóson encolhe à medida que perde energia, enviando ondas gravitacionais ", disse o Dr. Sun.
"Aprendemos que um tipo particular de nuvem de bóson com menos de 1.000 anos provavelmente não existirá em nenhuma parte de nossa galáxia, enquanto nuvens com até 10 milhões de anos provavelmente não existirão a cerca de 3.260 anos-luz da Terra".
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Mais informações: Pesquisa em todo o céu para emissão de ondas gravitacionais de nuvens de bósons escalares ao redor de buracos negros giratórios em dados do LIGO O3. arXiv: 2111.15507v1 [astro-ph.HE], arxiv.org/abs/2111.15507
Fornecido pela Australian National University
Fonte: Phys News / pela Australian National University / 05-12-2021
https://phys.org/news/2021-12-mysterious-clouds-clues-dark.html
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Hélio R.M.Cabral
(Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica,
Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica,
concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).
Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.
Acompanha e divulga os
conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration),
ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.
Participa
do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao
Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela
NASA. A
partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB),
como astrônomo amador.
Participa também do projeto The Globe Program / NASA
Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o
objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela
NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric
Administration (NOAA) e U.S Department of State.
e-mail: heliocabral@coseno.com.br
Page: http://pesqciencias.blogspot.com.br
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