Ondas gravitacionais podem revelar presença de matéria escura no universo

Pesquisadores do Instituto de Tecnologia de Massachusetts (MIT) e de instituições europeias podem ter encontrado um indício de matéria escura em ondas gravitacionais resultantes da fusão de buracos negros. A equipe desenvolveu um modelo que prevê como a matéria escura pode distorcer sutilmente as ondas gravitacionais produzidas durante essas fusões cósmicas.

Ao aplicar essa metodologia em dados reais do LIGO, um sinal específico, identificado como GW190728, destacou-se por potencialmente carregar uma impressão da matéria escura. Este sinal foi detectado em 28 de julho de 2019, originando-se de dois buracos negros com massa combinada cerca de 20 vezes a do Sol.

A matéria escura, que acredita-se compor a maior parte da matéria no universo, ainda não pode ser observada diretamente. Contudo, a interação gravitacional é o único meio conhecido de detectar sua presença, conforme aponta o Science Daily em reportagem sobre o estudo.

Os pesquisadores sugerem que a fusão de buracos negros pode oferecer um novo método para buscar pistas sobre essa substância invisível. O estudo, publicado na Physical Review Letters, foi coautorado por Josu Aurrekoetxea, pós-doutorando no MIT, Soumen Roy da Université Catholique de Louvain, Rodrigo Vicente da Universidade de Amsterdã, Katy Clough da Queen Mary University of London, e Pedro Ferreira da Universidade de Oxford.

A equipe destaca que, embora o resultado não constitua uma descoberta confirmada de matéria escura, oferece uma nova técnica para analisar dados de ondas gravitacionais em busca de sinais promissores. O fenômeno da superradiância, onde a energia rotacional de um buraco negro é transferida para ondas de matéria escura, é comparado pelos cientistas ao processo de transformar creme em manteiga.

Se a densidade da matéria escura aumentar o suficiente, ela pode alterar as ondas gravitacionais emitidas quando buracos negros colidem. Com o aumento das observações de ondas gravitacionais, este método pode se tornar cada vez mais útil nos próximos anos.

Soumen Roy, que liderou a análise de dados, afirma que é um momento empolgante para buscar novas físicas usando ondas gravitacionais. Rodrigo Vicente, responsável pelo desenvolvimento do modelo analítico do sinal, acrescenta que usar buracos negros para procurar matéria escura seria uma conquista fantástica para a física contemporânea.

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