As ondas gravitacionais são ondulações cósmicas no tecido do espaço e do tempo. Muitas vezes, são responsáveis por eventos catastróficos no espaço, como colisões de buracos negros e estrelas de nêutrons – os núcleos colapsados de estrelas supergigantes massivas.
Nossa tecnologia já é capaz de produzir detectores de ondas gravitacionais extremamente sensíveis, como os detectores avançados LIGO (Observatório de ondas gravitacionais de interferômetro a laser) e Virgo, que aqui da Terra foram capazes de observar com sucesso umas dezenas de sinais de ondas gravitacionais. Além disso, LIGO e Virgo também foram usados para pesquisar uma forma hipotética de matéria que se acredita representar aproximadamente 85% de toda a matéria do Universo: a matéria escura.
A matéria escura é um material que não pode ser visto diretamente. Ela pode ser composta de partículas que não absorvem, refletem ou emitem luz. Desta forma, são incapazes de serem detectadas pela observação da radiação eletromagnética. A ciência só consegue comprovar sua existência devido ao efeito que tem sobre os objetos que podemos observar diretamente.
Em pesquisa recentemente divulgada pela SciTechDaily, os cientistas propuseram novas partículas como sendo a "matéria escura". As partículas bósons ultraleves são novas partículas subatômicas muito difíceis de detectar porque têm uma massa extremamente pequena e raramente interagem com outra matéria (uma das principais propriedades que a matéria escura parece ter).
Neste sentido, a detecção de ondas gravitacionais fornece uma nova abordagem para detectar essas partículas bóson usando a gravidade.
Os cientistas teorizam que, se houver certas partículas bósons ultraleves perto de um buraco negro em rotação rápida, o campo de gravidade extrema fará com que as partículas fiquem presas ao redor do buraco negro, criando uma espécie de nuvem. Este fenômeno pode gerar ondas gravitacionais ao longo de uma vida muito longa.
Desta forma, os cientistas podem finalmente descobrir essas partículas bósons indescritíveis ao procurar por esses sinais de ondas gravitacionais, provando consequentemente sua existência, decifrando o código da matéria escura, ou até mesmo descartando sua existência de alguns tipos de partículas propostas.
Em um recente estudo realizado por uma equipe de cientistas da iniciativa de colaboração internacional conhecida como LIGO-Virgo-KAGRA, com a investigadora associada do OzGrav (Centro de Excelência para Descobertas de Ondas Gravitacionais) dra. Lilli Sun, da Universidade Nacional da Austrália, sendo uma das principais pesquisadoras, todo o céu foi pesquisado para detectar esses sinais previstos de ondas gravitacionais das nuvens de bósons em torno de buracos negros girando rapidamente.
"A ciência das ondas gravitacionais abriu uma janela completamente nova para o estudo da física fundamental. Ela fornece não apenas informações diretas sobre objetos compactos misteriosos no Universo, como buracos negros e estrelas de nêutrons, mas também nos permite procurar por novas partículas e matéria escura", afirmou dra. Sun.
Embora nenhum sinal tenha sido detectado, a equipe de pesquisadores conseguiu tirar conclusões valiosas sobre a possível presença dessas nuvens em nossa galáxia.
Em sua análise, eles também levaram em consideração que a força de um sinal de onda gravitacional depende da idade da nuvem de bósons, ela encolheria à medida em que perde energia enviando ondas gravitacionais, então a força do sinal da onda gravitacional diminuiria conforme a nuvem envelhece.
"Aprendemos que um tipo específico de nuvens de bósons com menos de 1.000 anos provavelmente não existe em nenhum lugar de nossa galáxia, enquanto tais nuvens com até dez milhões de anos provavelmente não existem a menos de cerca de 3.260 anos-luz da Terra", disse a doutora.
"Os detectores de ondas gravitacionais do futuro certamente abrirão mais possibilidades. Seremos capazes de nos aprofundar no Universo e descobrir mais insights sobre essas partículas."