'Bubbletrons' gigantes moldaram as forças do universo momentos após o Big Bang, sugere novo estudo

Conheça os ‘bubbletrons’ – aceleradores de partículas teóricos que podem ter ajudado a construir o universo como o conhecemos. 

Hubble espia uma bolha gigante de gás no espaço. (Crédito da imagem: NASA Goddard)

O universo extremamente primitivo apresentou os eventos mais cataclísmicos, transformadores e energéticos que já ocorreram. Impulsionando essas energias estava a expansão do cosmos e a resultante fragmentação das forças fundamentais da natureza.

E nessa fragmentação, bolhas enormes podem ter surgido e colidido umas com as outras, alimentando energias que envergonhariam até mesmo nossos aceleradores de partículas feitos pelo homem mais avançados, sugere uma nova pesquisa publicada em 27 de junho no banco de dados de pré-impressão arXiv.

Essas energias impressionantes poderiam ter inundado o universo com partículas de matéria escura, buracos negros microscópicos e muito mais, escreveram os pesquisadores. E o nome dessas estruturas ultra-energéticas do início do universo? Conheça os “bubbletrons”.

Bolhas de caos

As quatro forças fundamentais da natureza – eletromagnetismo, nuclear forte, nuclear fraca e gravidade – nem sempre são tão diferentes. Em altas energias, essas forças começam a se fundir. Já podemos detectar isso em nossos colisores de partículas mais poderosos, onde o eletromagnetismo e a força nuclear fraca se fundem em uma força “eletrofraca” unida. Embora não comprovado, os físicos suspeitam fortemente que em energias ainda mais altas as outras forças também se fundem em uma única força unificada.

Mas a única vez que o universo teve as energias necessárias para fazer isso foi menos de um segundo após o Big Bang. À medida que o cosmos esfriava e se expandia daquele estado inicial, as forças se separavam umas das outras em momentos titânicos de transição de fase. Essa divisão pode ter sido suave e serena, como a transição do gelo derretendo para a água, ou incrivelmente violenta, como a transição da água fervendo para o vapor.

Se as transições fossem violentas, o universo poderia ter sido brevemente preenchido com bolhas gigantescas, sugere a nova pesquisa. Fora dessas bolhas, as forças unificadas permaneceram. Mas dentro das bolhas, o cosmo seria completamente diferente, com as forças separadas umas das outras. Eventualmente, essas bolhas teriam se expandido e colidido, convertendo completamente o universo na nova realidade.

Mas essas bolhas não teriam simplesmente ido e vindo sem deixar rastros, borbulhando como uma lata de refrigerante aberta. As bolhas teriam carregado quantidades verdadeiramente enormes de energia – ordens de magnitude mais energia do que qualquer processo humano ou natural no cosmos atual.

As bordas em expansão das bolhas podem acelerar quaisquer partículas próximas a velocidades incrivelmente altas. Essas partículas então colidiriam com outras, assim como fazem em experimentos de aceleradores de partículas de laboratório, criando uma chuva de energia liberada e novas partículas. Além disso, as bolhas teriam eventualmente se fundido, tornando-se outra fonte de criação de partículas.

Os pesquisadores descobriram que esses bubbletrons poderiam ter atingido as energias necessárias para desencadear a formação de hipotéticas partículas de matéria escura. Essas partículas teriam massa e abundância suficientes para explicar a quantidade observada de matéria escura no universo, de acordo com os cálculos da equipe.

Eles também poderiam ter sido fábricas de objetos muito mais exóticos, como buracos negros microscópicos que evaporaram imediatamente, adicionando sua energia à mistura.

Mais importante ainda, os pesquisadores descobriram que a expansão e a colisão dos Bubbletrons teriam criado uma cacofonia de ondas gravitacionais. Essas ondas gravitacionais tocariam todo o universo como um sino gigantesco e persistiriam no cosmos hoje, bilhões de anos depois.

Pesquisas recentes apontam para um universo inundado por um zumbido de fundo de ondas gravitacionais. Embora a maioria das ondas provavelmente se deva à colisão de buracos negros supermassivos, algumas delas podem ser relíquias de processos no universo extremamente primitivo, como a ascensão e queda de bubbletrons.

Os pesquisadores apontaram que análises futuras com matrizes de tempo de pulsar, bem como detectores de ondas gravitacionais como o LISA e o Telescópio Einstein, podem ser capazes de encontrar evidências diretas da existência significativa – mas fugaz – dos bubbletrons.

Fonte: livescience.com