A matéria escura é a chave do quebra-cabeça cósmico

Não sabemos como os campos magnéticos são formados. Agora, novas pesquisas teóricas nos dizem como a parte invisível do nosso universo poderia nos ajudar a detectá-la, sugerindo uma origem primordial, mesmo dentro de um segundo do universo. a grande explosão.

Pequenos halos de matéria escura espalhados por todo o universo poderiam servir como sondas altamente sensíveis de campos magnéticos primordiais. É o que resulta de um estudo teórico realizado pelo SISSA e publicado na revista Cartas de revisão física.

Os campos magnéticos existem em escalas enormes em todo o universo. No entanto, suas origens ainda são motivo de debate entre os estudiosos. Uma possibilidade interessante é que os campos magnéticos tenham surgido próximo ao nascimento do próprio universo, ou seja, sejam campos magnéticos primordiais.

No estudo, os investigadores mostraram que se os campos magnéticos fossem de facto primitivos, poderiam causar perturbações aumentadas na densidade da matéria escura em pequenas escalas. O efeito final deste processo seria a formação de pequenos halos de matéria escura, que, se detectados, indicariam a natureza primordial dos campos magnéticos.

Assim, num aparente paradoxo, a parte invisível do nosso universo pode ser útil na determinação da natureza de um componente da parte visível.

No estudo, os investigadores mostraram que se os campos magnéticos fossem de facto primitivos, poderiam causar perturbações aumentadas na densidade da matéria escura em pequenas escalas. O efeito final deste processo seria a formação de pequenos halos de matéria escura, que, se detectados, indicariam a natureza primordial dos campos magnéticos. Crédito: Lucy Krastica

Destacando a formação de campos magnéticos

“Os campos magnéticos existem em todo o universo”, explica Pranjal Raligankar do SISSA, autor do artigo. “Uma possível teoria sobre a sua formação sugere que aqueles observados até agora poderiam ter sido produzidos nos estágios iniciais do nosso universo. No entanto, esta sugestão carece de explicação no Modelo Padrão da física.

Para esclarecer este aspecto e encontrar uma forma de detectar campos magnéticos “primitivos”, através deste trabalho propomos um método que pode ser definido como “indireto”. A nossa abordagem baseia-se na questão: Qual é o efeito dos campos magnéticos na matéria escura? Sabe-se que não há interação direta. No entanto, como explica Raligankar, “há algo indireto que acontece através da gravidade”.

Desde o universo primitivo

Os campos magnéticos primordiais poderiam perturbar ainda mais as densidades de elétrons e prótons no universo primordial. Quando se tornam muito grandes, afetam os próprios campos magnéticos. O resultado é a supressão de flutuações de pequena escala.

“No estudo, mostramos algo inesperado”, explica Raligankar. O crescimento na densidade bariônica leva ao crescimento de perturbações na matéria escura sem possibilidade de cancelamento subsequente. Isto causaria o seu colapso em pequenas escalas, produzindo pequenos halos de matéria escura.

O resultado, continua o autor, é que, embora as flutuações na densidade da matéria bariónica sejam canceladas, ainda deixarão vestígios em pequenos halos, tudo apenas através de interacções gravitacionais.

“Estes resultados teóricos também indicam que a abundância de pequenos halos é determinada não pela presença atual de campos magnéticos primordiais, mas pela sua força no universo primordial”, conclui Pranjal Raligankar. Assim, a descoberta de pequenos halos de matéria escura reforçaria a hipótese de que os campos magnéticos se formaram muito cedo, mesmo um segundo após o Big Bang.

Referência: “Micro-halos de matéria escura de campos magnéticos primordiais” por Pranjal Raligankar, 8 de dezembro de 2023, Cartas de revisão física.
doi: 10.1103/PhysRevLett.131.231002