Nova teoria sobre o início de tudo o Big Bang tinha um gêmeo escuro

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Nova teoria sobre o início de tudo: o Big Bang tinha um gêmeo
escuro
Era uma vez, tudo - não apenas planetas, estrelas e galáxias, mas a própria matéria que compõe a realidade -
estava reunido em um ponto infinitamente quente e infinitamente denso. Então expandiu-se. Rapidamente. As
partículas fundamentais da física se formaram e a expansão continuou e acelerou. Agora estamos aqui.
Essa é a versão curta e simples da teoria do começo de tudo, o Big Bang. O processo é bem conhecido e
estabelecido como a principal explicação de onde tudo o que podemos ver veio em última análise. Mas e a matéria
que não podemos ver - matéria escura?
A matéria escura é invisível, mas é amplamente reconhecida como existente, porque podemos vê-la puxando
qualquer matéria visível. Nós nunca fomos capazes de explicar de onde vem, porque não emite nenhuma radiação e
só se revela através da gravidade.
Mas agora, pesquisadores da Universidade do Texas, em Austin, introduziram uma nova teoria inovadora: o Big
Bang tinha um gêmeo escuro.
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Se eles estiverem certos, a teoria poderia explicar algumas das questões mais fundamentais da astrofísica.
Os astrônomos procurarão o gêmeo escuro do Big Bang usando novos telescópios.
Tudo o que é visível é do Big Bang
Galáxias e estrelas viajam pelo universo de uma forma que, de acordo com a maioria dos astrofísicos, não pode ser
explicada apenas pela matéria visível. Assim, a matéria invisível deve estar influenciando a matéria visível com a sua
gravidade. A matéria invisível foi chamada de matéria escura. Mas de onde vem isso?
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No início do universo, as leis da física não funcionavam como funcionam hoje. As temperaturas eram simplesmente
muito altas e tudo era muito compacto.
Mas depois de 10 a 36 segundos, algo aconteceu. Isso é um tempo tão curto que não há nada para compará-lo.
Tudo de repente se expandiu dramaticamente. Em poucas frações de segundo, o universo se tornou um bilhão,
bilhões, bilhões de vezes maior.
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Então algumas das partículas que conhecemos hoje foram formadas. Primeiros quarks e glúons. Hoje, eles estão
presos dentro de prótons e nêutrons, que compõem os núcleos dos átomos.
A maioria dos cientistas assume que as partículas que compõem a matéria escura se formaram ao mesmo tempo
que as primeiras partículas comuns.
No entanto, ainda não temos observações do nascimento do universo - os primeiros dados são de 380.000 anos
após o Big Bang - e nunca foi possível detectar matéria escura nem determinar em quais partículas ele consiste.
As pessoas sempre assumem que tudo se formou simultaneamente em um Big Bang, mas quem
realmente sabe?Katherine Freese, professora de astrofísica da Universidade do Texas em Austin
Então, a questão é qual é a teoria que melhor pode explicar a origem e composição da matéria escura?
E, posteriormente: como a teoria pode ser verificada?
? Ken Ikeda Madsen (tradução)
Três teorias explicam matéria escura
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95% do universo é composto de matéria escura (27%) e energia escura (68%), mas como a matéria escura foi
formada, do que é feita - e podemos detectá-la? As três teorias concorrentes são as seguintes:
Teoria 1: Clássico
Matéria escura formada no Big Bang
 As partículas que compõem a matéria escura se formaram no Big Bang - nós simplesmente não conseguimos
detectá-las ainda, porque elas são difíceis de observar.
Teoria 2: polêmico
A matéria escura não existe
 Décadas de tentativas fracassadas de encontrar matéria escura simplesmente significa que ela não existe. A teoria
deve ser abandonada, e os astrofísicos devem voltar para suas “carras de desenho”.
Teoria 3: novo
Dark Big Bang é a explicação
 Partículas de matéria escura se formaram não junto com toda a matéria visível, mas em um Big Bang escuro, e
podemos detectar suas repercussões com novos telescópios.
De acordo com pesquisadores da Universidade do Texas em Austin, a resposta é que a matéria escura se formou
algum tempo depois de toda a matéria comum.
Sua teoria sensacional é assim: durante as primeiras frações de um segundo da vida do universo, um campo escuro
escondido, uma força que permeou o universo, emergiu.
20 minutos depois do Big Bang, o universo se expandiu tanto que as temperaturas caíram drasticamente. Então, o
campo escuro mudou de fase.
A transição de fase pode ser comparada à fervura da água e do estado líquido para gasoso. Em uma panela de
água que começa a ferver, pequenas e grandes bolhas se formam e colidem.
Bolhas foram formadas de forma semelhante no campo escuro. Eventualmente, o campo ferveu em uma explosão
de pequenas e grandes bolhas que compõem as partículas que conhecemos hoje como matéria escura.
De acordo com a teoria, existem partículas de matéria escura muito clara, correspondentes às pequenas bolhas, e
enormes partículas de matéria escura, correspondendo às grandes bolhas, que são mais de um bilhão de vezes
mais pesadas do que as partículas mais pesadas que conhecemos hoje. Os físicos nomearam esses darkzillas de
partículas de matéria escura ultrapesadas após o monstro cinematográfico de Godzilla.
https://arxiv.org/abs/2302.11579
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Matéria escura formada em explosão escura
A explicação comum é que a matéria escura se formou junto com tudo o resto no Big Bang. Mas, de acordo com
uma nova teoria, a matéria escura se formou em uma explosão separada e atrasada que enviou partículas escuras
para todo o universo.
Ken Ikeda Madsen/ShutterstockTradução
1: Campo escuro emerge cedo
10 -36 a 10 -33. O universo de repente se expande drasticamente no Big Bang. A matéria escura ainda não
existe, mas um misterioso campo escuro, a "semente" da matéria escura, se forma para permear todo o
universo.
Ken Ikeda Madsen/ShutterstockTradução
2: A forma de partículas
10 a 20 minutos Após a inflação e até cerca de 20 minutos após o Big Bang, os primeiros prótons e nêutrons e,
mais tarde, o primeiro grande núcleo atômico de deutério e hélio se formam. O campo escuro é passivo -
espalhado pelo universo.
Ken Ikeda Madsen/ShutterstockTradução
3: Campo escuro começa a borbulhar
20 minutos O campo escuro passa pela transição de fase - como a água que vai de líquido para gás à medida
que ferve. Assim como a água borbulha em alguns lugares, mas não em outros, a transição no campo escuro
acontece mais rápido em alguns lugares do que em outros.
Ken Ikeda Madsen/ShutterstockTradução
4: Explosão espalha a matéria escura
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20 minutos para hoje. Gradualmente, a transição de fase afeta o campo escuro tão fortemente que transborda
em uma explosão de bolhas escuras. As pequenas bolhas compõem partículas de matéria escura leve,
enquanto as grandes tornam-se partículas muito pesadas.
Ken Ikeda Madsen/ShutterstockTradução
A nova teoria de um Big Bang das Trevas é particularmente inovadora, porque a matéria escura se desenvolve em
paralelo com a matéria comum. Isso difere de praticamente todas as outras teorias da matéria escura, que envolvem
um único processo no qual forma de matéria comum e escura.
Assim, a nova teoria também dá aos pesquisadores a esperança de encontrar evidências da explosão escura.
O gêmeo escuro a ser medido com ondas gravitacionais
Os físicos há muito tentam criar uma partícula de matéria escura no laboratório, mas é difícil produzir e observar -
até agora, eles nunca conseguiram.
No entanto, sabemos que a matéria escura interage através da gravidade. Portanto, os físicos por trás da teoria do
Big Bang das Trevas esperam que ela possa ser verificada medindo ondas gravitacionais.
Os astrofísicos usarão o sistema Square Kilometre Array (SKA) para tentar detectar ondas
gravitacionais que podem ser repercussões do Big Bang das Trevas.
? SKAO (Io)
Quando o campo escuro mudou de fase, e as bolhas escuras colidiram, causou ondas no espaço-tempo do início do
universo - ondas gravitacionais. A existência dessas ondas foi prevista por Einstein há mais de 100 anos e, em 2015,
elas foram detectadas pela primeira vez pelo observatório LIGO.
Os físicos medirão as ondas gravitacionais do DarkBig Bang usando o novo sistema de radiotelescópio Square
Kilometre Array (SKA), que consiste em milhares de antenas distribuídas pela África do Sul e Austrália. Os físicos
acreditam que podem usar o sinal SKA para determinar se o Big Bang Negro realmente aconteceu.
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Se assim for, eles serão capazes de ver, se a narrativa do Big Bang comum precisa ser expandida para incluir um
gêmeo escuro. Se isso acontecer, finalmente saberemos o que formou a maioria da matéria no universo.