Alguns anos atrás, a colaboração LIGO / Virgo detectou ondas gravitacionais decorrentes de uma fusão de buraco negro binário usando os dois detectores do Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). Isso acabou levando à observação de buracos negros com massas que são cerca de 30 vezes a massa do sol. Desde então, pesquisadores em todo o mundo têm investigado esses buracos negros, examinar especificamente se eles poderiam ser de origem primordial, o que significa que eles foram produzidos no início do universo, antes que as estrelas e galáxias fossem formadas.

Hooman Davoudiasl, um físico teórico do Laboratório Nacional de Brookhaven em Nova York, introduziu recentemente uma nova teoria sugerindo que os buracos negros observados pela colaboração LIGO / Virgo se originam de uma transição de fase de confinamento de quark de primeira ordem. Em seu jornal, publicado em Cartas de revisão física , Davoudiasl implementou essa ideia usando um escalar de luz que poderia ser um bom candidato à matéria escura.

Detecções recentes pela colaboração LIGO / Virgo sugerem que existem vários buracos negros com massas semelhantes (aproximadamente 30 massas solares). Isso sugere que pode haver uma população de buracos negros caracterizados por um valor de massa típico.

"Esta população pode estar associada à evolução estelar e certas condições astrofísicas, mas uma origem primordial também pode ser uma explicação potencial, "Hooman Davoudiasl, o pesquisador que realizou o estudo, disse a Phys.org. "Esta última possibilidade é bastante intrigante, mas como esses objetos podem se formar no universo primitivo é uma questão em aberto. "

Um mecanismo que poderia potencialmente levar à produção de buracos negros primordiais (PBH) é uma transição de fase cosmológica abrupta, que é um tanto semelhante à transição de vapor para líquido que ocorre quando a água se condensa em uma superfície fria. Um exemplo dessa transição de fase no universo inicial poderia ser o resfriamento de plasma quente feito de quarks e glúons, que pode ter ocorrido com a expansão do universo, e eles começaram a se ligar em prótons e nêutrons.

De acordo com as teorias da física atuais, Contudo, existem dois problemas principais com este cenário. Em primeiro lugar, a transição não seria abrupta, E em segundo lugar, provavelmente levaria à produção de PBHs com uma massa semelhante à do sol, em vez de massas 10 ou mais vezes maiores.

"No meu jornal, Eu comecei a examinar sob quais premissas adicionais, de fenômenos ainda desconhecidos, a imagem acima pode mudar de uma forma que conduza a uma explicação 'primordial' da população de buracos negros observada por LIGO / Virgo, "Davoudiasl disse.

A explicação que ele propôs é baseada em uma construção teórica de longa data que sugere que, se houver três ou mais quarks leves, a transição do plasma quark-gluon quente para partículas nucleares poderia, na verdade, ser abrupto. A teoria da física padrão atual que foi amplamente testada, Contudo, afirma que, neste cenário, apenas dois quarks são suficientemente leves; portanto, a transição não seria abrupta (ou seja, não seria uma transição de fase de primeira ordem).

"Minha ideia era ver como é possível fazer com que essa situação mude no início do universo, para que a transição seja abrupta, mas, em seguida, recupere a imagem padrão mais tarde, correspondendo a dados experimentais atuais bem estabelecidos, "Davoudiasl explicou.

Davoudiasl queria essencialmente mostrar que, sob certas condições correspondentes a novos ingredientes físicos, três ou mais quarks leves poderiam, na verdade, estiveram presentes no universo primordial enquanto ocorria a transição para a matéria nuclear. Em última análise, isso implicaria em uma transição de fase de primeira ordem, possibilitando a produção de PBH com massas semelhantes às observadas pela colaboração LIGO / Virgo.

"Minha proposta faz com que os quarks atinjam as massas que observamos hoje depois, "Davoudiasl disse." No entanto, Interessantemente, aumentando o número de quarks leves, um também empurra as massas dos PBHs que poderiam ser produzidos para valores maiores, mais próximo da população observada pelo LIGO / Virgo. "

A ideia apresentada por Davoudiasl em seu recente artigo poderia explicar a produção dos PBHs observada pela equipe LIGO / Virgo. Além disso, pode lançar luz sobre por que suas massas são maiores do que o que se poderia esperar com base nas teorias da física atuais.

“Tornar a transição abrupta da maneira que propus não só facilita a produção de PBHs, mas também torna suas esperadas massas mais pesadas, aproximando-se daqueles observados por LIGO / Virgo através de ondas gravitacionais, "Davoudiasl acrescentou." Além disso, minha proposta emprega uma partícula hipotética muito leve, cuja dinâmica controla a variação da massa do quark desde muito pequena até seus valores observados hoje. "

Interessantemente, o hipotético "campo de luz" considerado na teoria de Davoudiasl pode ter as propriedades certas para ser a matéria escura do universo que inúmeros pesquisadores têm investigado e buscado. Na verdade, os buracos negros observados pela colaboração LIGO / Virgo podem representar apenas uma pequena fração da matéria escura, devido a várias restrições.

"Vale a pena pensar mais sobre o assunto geral das cosmologias não padronizadas, "Davoudiasl disse." Modificar algumas de nossas suposições usuais sobre o universo primitivo poderia levar a novos insights sobre questões em aberto na física e cosmologia. "

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