(Phys.org) —Os físicos descobriram uma consequência surpreendente de um modelo amplamente suportado do universo primitivo:de acordo com o modelo, minúsculas perturbações cosmológicas produziram choques no fluido de radiação apenas uma fração de segundo após o big bang. Esses choques teriam colidido entre si para gerar ondas gravitacionais grandes o suficiente para serem detectadas pelos detectores de ondas gravitacionais de hoje.

Os físicos, Ue-Li Pen no Instituto Canadense de Astrofísica Teórica em Toronto, e Neil Turok no Perimeter Institute for Theoretical Physics em Waterloo, publicaram um artigo sobre os choques no universo primordial e suas consequências em uma edição recente da Cartas de revisão física .

Como os cientistas explicam, o modelo mais amplamente suportado do universo primitivo é aquele com um fundo dominado por radiação que é quase perfeitamente homogêneo, exceto por algumas ondas minúsculas, ou perturbações, na radiação.

No novo estudo, Pen e Turok teoricamente mostraram que alguns desses primeiros, pequenas perturbações, que são ondas de pequena amplitude, teria aumentado para formar ondas de grande amplitude, ou choques. Esses choques teriam se formado apenas em temperaturas muito altas, como aqueles que ocorrem imediatamente após o big bang.

Os físicos também mostraram que, quando dois ou mais choques colidem entre si, eles geram ondas gravitacionais.

Os resultados sugerem que choques em colisão e buracos negros em fusão - como os detectados no início deste ano pelo experimento Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) - contribuem para o fundo das ondas gravitacionais. Alguns pesquisadores já especularam que os buracos negros em fusão podem ter se formado a partir das mesmas perturbações que criaram os choques e, avançar, que buracos negros desse tamanho podem constituir a matéria escura em nossa galáxia.

Contudo, seria possível distinguir entre buracos negros que se fundem e choques em colisão porque as ondas gravitacionais emitidas por choques seriam detectadas em frequências muito mais baixas hoje, uma vez que o comprimento de onda teria sido esticado pela expansão do universo. Hoje, as ondas gravitacionais de choques teriam frequências de 3 nHz, em oposição ao regime de 100 Hz no qual o experimento LIGO opera atualmente.

Com base em sua análise, os cientistas acham que os detectores de ondas gravitacionais planejados atuais e futuros serão capazes de detectar as frequências das ondas gravitacionais emitidas por choques. Essas frequências correspondem a tempos de emissão em torno de 10 ^-4 a 10 ^-30 segundos após o big bang.

Outra conseqüência interessante de choques no universo primordial é que suas interações teriam causado a rotação do fluido de radiação circundante, gerando vorticidade. Isso significa que choques no universo primitivo teriam gerado entropia em um fluido de radiação perfeito, em que normalmente a entropia não pode aumentar.

A possibilidade de que choques no universo primitivo poderiam ter gerado ondas gravitacionais, vorticidade, e a entropia pode ajudar os cientistas a resolver alguns dos enigmas mais complexos do universo primitivo, como por que o universo tem mais matéria do que antimatéria (o problema da bariogênese), bem como as origens dos campos magnéticos que são observados em muitos objetos astrofísicos.