Há algo um pouco estranho em nossa teoria do universo. Quase tudo se encaixa, mas há uma mosca na pomada cósmica, uma partícula de areia no sanduíche infinito. Alguns cientistas acham que a culpada pode ser a gravidade - e que ondulações sutis na estrutura do espaço-tempo podem nos ajudar a encontrar a peça que falta.

Um novo artigo de coautoria de um cientista da Universidade de Chicago mostra como isso pode funcionar. Publicado em 21 de dezembro em Revisão Física D , o método depende de encontrar tais ondulações que foram dobradas ao viajar através de buracos negros supermassivos ou grandes galáxias em seu caminho para a Terra.

O problema é que algo está fazendo o universo não apenas se expandir, mas se expande cada vez mais rápido com o tempo - e ninguém sabe o que é. (A busca pela taxa exata é um debate contínuo na cosmologia).

Os cientistas propuseram todos os tipos de teorias sobre o que poderia ser a peça que faltava. "Muitos deles dependem da mudança da forma como a gravidade funciona em grandes escalas, "disse o co-autor do artigo Jose María Ezquiaga, um pós-doutorado NASA Einstein no Kavli Institute for Cosmological Physics na UChicago. "Portanto, as ondas gravitacionais são o mensageiro perfeito para ver essas possíveis modificações da gravidade, se eles existirem. "

As ondas gravitacionais são ondulações na própria estrutura do espaço-tempo; desde 2015, a humanidade foi capaz de captar essas ondulações usando os observatórios LIGO. Sempre que dois objetos extremamente pesados ​​colidem em outro lugar do universo, eles criam uma ondulação que viaja pelo espaço, carregando a assinatura de tudo o que o fez - talvez dois buracos negros ou duas estrelas de nêutrons colidindo.

No papel, Ezquiaga e o co-autor Miguel Zumalácarregui argumentam que se essas ondas atingirem um buraco negro supermassivo ou aglomerado de galáxias a caminho da Terra, a assinatura da ondulação mudaria. Se houvesse uma diferença na gravidade em comparação com a teoria de Einstein, a evidência seria embutida nessa assinatura.

Por exemplo, uma teoria para a peça que falta no universo é a existência de uma partícula extra. Tal partícula seria, entre outros efeitos, gerar uma espécie de fundo ou "médio" em torno de objetos grandes. Se uma onda gravitacional viajante atingir um buraco negro supermassivo, geraria ondas que se confundiriam com a própria onda gravitacional. Dependendo do que encontrou, a assinatura da onda gravitacional poderia carregar um "eco, "ou aparecer embaralhado.

"Esta é uma nova maneira de sondar cenários que não poderiam ser testados antes, "Disse Ezquiaga.

O artigo estabelece as condições de como encontrar esses efeitos em dados futuros. A próxima execução do LIGO está programada para começar em 2022, com uma atualização para tornar os detectores ainda mais sensíveis do que já são.

"Em nossa última corrida de observação com o LIGO, estávamos vendo uma nova onda gravitacional lendo a cada seis dias, o que é incrível. Mas em todo o universo, achamos que estão acontecendo uma vez a cada cinco minutos, "Ezquiaga disse." Na próxima atualização, podíamos ver muitos deles - centenas de eventos por ano. "

Os números aumentados, ele disse, torna mais provável que uma ou mais ondas tenham viajado através de um objeto massivo, e que os cientistas serão capazes de analisá-los em busca de pistas para os componentes que faltam.

Zumalá carregui, o outro autor no papel, é cientista do Instituto Max Planck de Física Gravitacional na Alemanha, bem como do Centro de Física Cosmológica de Berkeley no Laboratório Nacional Lawrence Berkeley e da Universidade da Califórnia, Berkeley.