Pesquisadores aplicaram a teoria quântica de campos no estudo do Universo primitivo. Esta teoria, normalmente usada para estudar o infinitamente pequeno, oferece uma nova perspectiva sobre os primeiros instantes do nosso cosmos.
Essa abordagem levou à conclusão de que deve haver menos micro buracos negros do que a maioria dos modelos sugere. Esses buracos negros poderiam ser uma componente da matéria escura, e observações futuras permitirão confirmar ou refutar essa hipótese. Os resultados foram publicados em
Physical Review Letters e
Physical Review D.
É aceito que o Universo tem aproximadamente 13,8 bilhões de anos. Ele começou com uma explosão, o Big Bang, e rapidamente se expandiu durante a inflação, passando de um estado homogêneo para uma estrutura granular. A matéria escura, uma substância ainda misteriosa, pode ser composta de antigos buracos negros.
Jason Kristiano, estudante de pós-graduação, explica que os buracos negros primordiais são considerados um candidato sério para a matéria escura, mas deveriam ser numerosos para validar essa teoria. Apesar de razões sólidas explicarem sua abundância esperada, eles não foram observados diretamente, e um novo modelo poderia explicar essa ausência.
Kristiano e seu supervisor, o Professor Jun'ichi Yokoyama, examinaram diversos modelos de formação de buracos negros primordiais, mas constataram que não correspondiam às observações do fundo cósmico de micro-ondas. Seus trabalhos propõem uma correção ao modelo de formação de buracos negros primordiais a partir da inflação cósmica, em acordo com as observações atuais.
O estudo mostra como as flutuações de grande amplitude geradas em pequena escala podem amplificar as flutuações em grande escala observadas no fundo cósmico de micro-ondas.
Crédito: 2024 ESA/Planck Collaboration, modificado por Jason Kristiano CC-BY-ND
Yokoyama destaca que as flutuações em pequena escala e de grande amplitude no Universo primitivo podem amplificar as ondas mais longas, observadas no fundo cósmico de micro-ondas. Esse fenômeno, explicado pela teoria quântica de campos, pode modificar a explicação padrão das estruturas grosseiras do Universo.
Finalmente, essa nova compreensão das flutuações primordiais restringe o número de buracos negros primordiais possíveis, sugerindo que um número menor pode explicar a matéria escura. As futuras observações dos observatórios de ondas gravitacionais, como LIGO, Virgo e KAGRA, fornecerão dados adicionais para refinar essa teoria.
Esta pesquisa foi realizada no Centro de Pesquisa do Universo Primitivo (RESCEU) e no Instituto Kavli para Física e Matemática do Universo (Kavli IPMU) da Universidade de Tóquio.
Fonte: Physical Review Letters