Pela primeira vez, físicos teóricos da Universidade de Basel calcularam o sinal de fontes de ondas gravitacionais específicas que surgiram frações de segundo após o Big Bang. A fonte do sinal é um fenômeno cosmológico há muito perdido chamado "oscilador". O jornal Cartas de revisão física publicou os resultados.

Embora Albert Einstein já tivesse previsto a existência de ondas gravitacionais, sua existência não foi realmente provada até o outono de 2015, quando detectores altamente sensíveis receberam as ondas formadas durante a fusão de dois buracos negros. As ondas gravitacionais são diferentes de todas as outras ondas conhecidas. Enquanto viajam pelo universo, eles encolhem e aumentam o continuum espaço-tempo; em outras palavras, eles distorcem a geometria do próprio espaço. Embora todas as massas em aceleração emitam ondas gravitacionais, estes só podem ser medidos quando a massa é extremamente grande, como é o caso dos buracos negros ou supernovas.

Ondas gravitacionais transportam informações do Big Bang

Contudo, as ondas gravitacionais não apenas fornecem informações sobre os principais eventos astrofísicos desse tipo, mas também oferecem uma visão sobre a formação do próprio universo. Para aprender mais sobre este estágio do universo, O Prof. Stefan Antusch e sua equipe do Departamento de Física da Universidade de Basel estão conduzindo pesquisas sobre o que é conhecido como fundo estocástico das ondas gravitacionais. Este fundo consiste em ondas gravitacionais de um grande número de fontes que se sobrepõem, juntos produzindo um amplo espectro de frequências. Os físicos baseados em Basel calculam as faixas de frequência previstas e intensidades para as ondas, que pode então ser testado em experimentos.

Um universo altamente comprimido

Pouco depois do Big Bang, o universo que vemos hoje ainda era muito pequeno, denso, e quente. "Imagine algo do tamanho de uma bola de futebol, "Antusch explica. Todo o universo foi comprimido neste espaço muito pequeno, e foi extremamente turbulento. A cosmologia moderna assume que, naquela época, o universo era dominado por uma partícula conhecida como ínflaton e seu campo associado.

Oscilões geram um sinal poderoso

O inflaton sofreu flutuações intensas, que tinha propriedades especiais. Eles formaram aglomerados, por exemplo, fazendo-os oscilar em regiões localizadas do espaço. Essas regiões são chamadas de oscilões e podem ser imaginadas como ondas estacionárias. "Embora os oscilões tenham deixado de existir há muito tempo, as ondas gravitacionais que eles emitiram são onipresentes - e podemos usá-las para olhar mais longe no passado do que nunca, "diz Antusch.

Usando simulações numéricas, o físico teórico e sua equipe foram capazes de calcular a forma do sinal do oscilador, que foi emitido apenas frações de segundo após o Big Bang. Ele aparece como um pico pronunciado no espectro bastante amplo das ondas gravitacionais. "Não teríamos pensado antes de nossos cálculos que os oscilões poderiam produzir um sinal tão forte em uma frequência específica, "Antusch explica. Agora, em uma segunda etapa, os físicos experimentais devem realmente provar a existência do sinal usando detectores.