Os mini-halos de matéria escura espalhados por todo o cosmos poderiam funcionar como sondas altamente sensíveis de campos magnéticos primordiais. É o que emerge de um estudo teórico realizado pela SISSA e publicado na Physical Review Letters.
Presentes em escalas imensas, os campos magnéticos são encontrados em todo o universo. No entanto, sua origem ainda é objeto de debate entre os estudiosos. Uma possibilidade intrigante é que os campos magnéticos tenham se originado perto do nascimento do próprio universo; isto é, são campos magnéticos primordiais.
No estudo, o pesquisador mostrou que, se os campos magnéticos forem de fato primordiais, isso poderá causar um aumento nas perturbações na densidade da matéria escura em pequenas escalas. O efeito final deste processo seria a formação de mini-halos de matéria escura, que, se detectados, sugeririam uma natureza primordial dos campos magnéticos. Assim, num aparente paradoxo, a parte invisível do nosso universo poderia ser útil na resolução da natureza de um componente do universo visível.
Lançando luz sobre a formação de campos magnéticos
“Os campos magnéticos são onipresentes no cosmos”, explica Pranjal Ralegankar do SISSA, autor da pesquisa. “Uma possível teoria sobre a sua formação sugere que aqueles observados até agora poderiam ser produzidos nos estágios iniciais do nosso universo.”
“No entanto, esta proposição carece de explicação no modelo padrão da física. Para esclarecer este aspecto e encontrar uma forma de detectar campos magnéticos ‘primordiais’, com este trabalho propomos um método que poderíamos definir como ‘indireto’. A nossa abordagem baseia-se numa questão: Qual é a influência dos campos magnéticos na matéria escura?” Sabe-se que não há interação direta. Ainda assim, como explica Ralegankar, “há uma indireta que ocorre através da gravidade”.
Matéria Escura e Campos Magnéticos do universo primordial
Os campos magnéticos primordiais podem aumentar as perturbações de densidade de elétrons e prótons no universo primordial. Quando estes se tornam demasiado grandes, influenciam os próprios campos magnéticos. A consequência é a supressão de flutuações em pequena escala.
Ralegankar explica: “No estudo, mostramos algo inesperado. O crescimento na densidade bariônica induz gravitacionalmente o crescimento de perturbações da matéria escura sem a possibilidade de cancelamento subsequente. Isso resultaria em seu colapso em pequenas escalas, produzindo mini-halos de matéria escura .” A consequência, continua o autor, é que embora as flutuações na densidade da matéria bariônica sejam canceladas, elas deixariam rastros através dos mini-halos, tudo apenas por meio de interações gravitacionais.
“Essas descobertas teóricas”, conclui Pranjal Ralegankar , “também sugerem que a abundância de mini-halos é determinada não pela presença atual de campos magnéticos primordiais, mas sim por sua força no universo primordial. Portanto, a detecção de mini-halos de matéria escura reforçaria a hipótese de que os campos magnéticos se formaram muito cedo, até mesmo dentro de 1 segundo após o Big Bang.
Mais informações: Pranjal Ralegankar, Dark Matter Minihalos from Primordial Magnetic Fields, Physical Review Letters (2023). DOI: 10.1103/PhysRevLett.131.231002
Informações do periódico: Physical Review Letters
