Sinais de um desequilíbrio crítico na física visto nos arranjos das galáxias: WebCuriosos
Os físicos há muito que se questionam sobre a razão pela qual existe mais matéria no Universo do que o seu gémeo invertido, a antimatéria. Sem este desequilíbrio, os dois tipos de material teriam se anulado, deixando apenas um brilho enfadonho no vasto vazio do espaço.
De alguma forma, a dada altura, algo mudou na forma como o Universo funciona a um nível fundamental, favorecendo o estado espelhado – ou paridade – de um tipo de “coisa” em detrimento de outro.
Cientistas buscaram pistas para este momento crítico nos remanescentes do Big Bang, incluindo a radiação cósmica de fundo em micro-ondas e as ondas gravitacionais, sem muita sorte.
Um estudo realizado por um trio de astrofísicos da Universidade da Flórida e do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, nos EUA, encontrou agora um sinal surpreendentemente claro de tal assimetria logo após o início do tempo, ou um erro aleatório absurdamente específico.
Além do mais, as suas descobertas poderão resolver o debate sobre se o Universo passou por um período de inflação logo após ter precipitado a sua existência.
“Uma vez que a violação da paridade só pode ser impressa no Universo durante a inflação, se o que descobrimos for verdade, isso fornece evidências fumegantes da inflação”, explica O astrônomo da Universidade da Flórida, Zachary Slepian.
A simetria na física não é tão diferente da simetria na arte. Gire um quadrado 90 graus e ele se parecerá com o quadrado com o qual você começou. Esta simetria rotacional é bastante intuitiva, embora uma mudança na orientação seja apenas uma forma de transformar uma coisa.
Tempo, carga e paridade – uma adesão a um arranjo específico de coordenadas (pense nas translações entre a mão direita e a esquerda) – também podem descrever simetrias na física.
Uma violação da simetria da paridade é uma maneira prática de compreender o surgimento de forças físicas, em particular o aparecimento da força fraca. Nesse caso, apenas os componentes canhotos das partículas e os componentes destros das antipartículas participam de interações fracas.
Mas a força fraca não é suficientemente forte para ter influenciado qualquer tendência da matéria sobre a antimatéria, pelo que a sua assimetria subjacente provavelmente não pode explicar toda esta matéria extra de que somos feitos.
Estudando as orientações de conjuntos de quatro galáxias em nossos céus, o astrônomo Jiamin Hou, da Universidade da Flórida, e seus colegas foram capazes de detectar uma assimetria na paridade em uma escala muito maior.
Eles usaram conjuntos de quatro porque um tetraedro (pirâmide triangular) é a forma mais simples de ter 'lado esquerdo' e 'lado direito'. Como os pesquisadores coloqueé “a forma mais simples que não pode ser girada em sua imagem espelhada em três dimensões (3D).”
Num Universo perfeitamente simétrico, esperaríamos encontrar uma quantidade igual de orientações “esquerdas” e “destras” entre quaisquer distribuições tetraédricas de galáxias.
Mas não foi isso que a análise do investigador descobriu, ao utilizar um supercomputador e novos modelos matemáticos para traçar tetraedros entre um espantoso milhão de biliões de conjuntos de quatro galáxias vermelhas brilhantes.
Houve um desequilíbrio em ambos os conjuntos de dados que Hou e a sua equipa tentaram – um conjunto fornecia dados suficientes para ser considerado altamente significativo.
As probabilidades Sigma são usadas para calcular a probabilidade de os dados em questão serem o resultado de algo diferente do que é hipotetizado. Cinco sigma é o limite no qual os pesquisadores estão realmente confiantes de que o que estão vendo não é apenas o caos do Universo em ação. As conclusões da equipe chegaram com um sigma de 7.
Mas Hou e a sua equipa alertam que a subestimação do ruído nas suas bases de dados pode ter adicionado falsas detecções de galáxias que podem não refletir com precisão o Universo real, apesar dos seus testes não terem encontrado nenhum sinal de que este fosse o caso.
Então, eles agora esperam repetir seus cálculos com dados de galáxias maiores e mais precisos, fornecidos por nossos novos e mais avançados telescópios, como o Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI).
Como explica o pesquisador de cosmologia da Universidade de Auckland, Shaun Hotchkiss, em Palestras sobre Cosmologiauma única anomalia como essa pode acabar sendo um acaso; mas quando vários se conectam, é mais provável que haja algo relacionado a isso.
Nesse caso, uma descoberta recente de violação de paridade também foi encontrada em birrefringência – onde a polaridade de uma onda de luz faz com que ela se mova de forma diferente – mas com uma certeza muito menor.
Se a descoberta for verdadeira, a próxima questão seria como essa mudança ocorreu. Pode ter surgido de algum tipo de fenômeno quântico quando o Universo compacto surgiu, ou de uma força que ainda não descobrimos.
“Sempre me interessei pelas grandes questões sobre o Universo. Qual é o início do universo? Quais são as regras sob as quais ele evolui? Por que existe algo em vez de nada?” diz Slepiano. “Este trabalho aborda essas grandes questões.”
Sua pesquisa foi publicada no Avisos mensais da Royal Astronomical Society e Cartas de revisão física.
