📷 Representação dos estágios iniciais do universo que podem ser marcados pela prevalência de ondas gravitacionais omnidirecionais. Crédito: NASA/WMAP Science Team
♦ No universo primitivo, a física era estranha. Um processo conhecido como inflação, durante o qual o universo passou de um único ponto infinitesimal para tudo o que vemos hoje, foi um desses exemplos dessa física estranha. Agora, cientistas da Academia Chinesa de Ciências analisaram 15 anos de dados de tempo de pulsar para colocar algumas restrições sobre como a física se parece.
Os dados de 15 anos são do Observatório Norte-Americano de Ondas Gravitacionais Nanohertz (NANOGrav). O objetivo do NANOGrav é usar uma maneira não convencional de detectar ondas gravitacionais – observando pulsares. Esses objetos de giro rápido são comumente usados como “relógios” em termos astronômicos.
Em 1983, uma dupla de astrônomos (Ronald Hellings e George Downs) desenvolveu um método pelo qual os astrônomos poderiam usar uma matriz desses pulsares para verificar se havia mudanças que as ondas gravitacionais poderiam causar.
Trabalhos mais recentes viram arranjos de temporização pulsar (PTAs) como o NANOGrav identificarem com sucesso um sabor específico de onda gravitacional conhecido como fundo de onda gravitacional estocástica (SGWB). O SGWB é semelhante em conceito ao fundo cósmico de micro-ondas – um brilho consistente do universo primitivo que os astrônomos podem ver como uma série de micro-ondas vindas de todas as direções ao mesmo tempo.
No caso do SGWB, as ondas gravitacionais estão vindo de todas as direções ao mesmo tempo, em vez de micro-ondas. E sua deformação do espaço-tempo é detectável se os astrônomos observarem os pulsares certos de perto o suficiente. Algumas das fontes dessa deformação remontam ao período inflacionário do universo.
Uma versão específica da inflação parece se encaixar bem no modelo SGWB. Conhecida como inflação “ultra-slow-roll” (USR), esse tipo de inflação teve que lutar contra as forças de atrito no universo primitivo, e o resultado é uma série de matéria aglomerada que é a fonte dos sinais SGWB que o NANOGrav e outros experimentos de matriz de temporização pulsar estão vendo.
No entanto, existem potencialmente outras explicações para a origem dessa fonte de sinal. Em particular, a ideia de um binário de buraco negro supermassivo em espiral foi apresentada como outra fonte potencial para as descobertas dos PTAs.
Bo Mu e seus colegas da Academia Chinesa de Ciências publicaram um artigo sobre o servidor de pré-impressão arXiv que parece ter respondido à pergunta de onde as ondas gravitacionais de fundo estão vindo.
Para isso, usaram cerca de 15 anos de dados produzidos pelo NANOGrav e coletados nos telescópios do consórcio. De acordo com o artigo, as ondas esperadas da inflação da IC se encaixam melhor nos dados coletados durante esse longo período do que os binários de buracos negros ou outro conceito conhecido como “colisão de bolha da transição de fase cosmológica”.
Ajustar dados a modelos é um dos trabalhos mais críticos na comunidade de física teórica. Este artigo é um passo na direção certa da compreensão da nova física das ondas gravitacionais. Supondo que ele passe pelo processo de revisão por pares, é provável que seja seguido por vários outros, como detalhar de onde vem o fundo desse maravilhoso mundo de ondas gravitacionais recém-descobertas.
🔹 MAIS INFORMAÇÕES: Bo Mu et al, Constraints on ultra-slow-roll inflation with the NANOGrav 15-Year Dataset, arXiv (2023). DOI: 10.48550/arxiv.2310.20564
Informações do diário: arXiv
Fornecido por Universo Hoje
🌏 Créditos/fonte/Publicação: por Andy Tomaswick, Universo Hoje. phys.org
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