Agora que os dois pesquisadores levaram em consideração os efeitos das lentes gravitacionais, missões futuras serão capazes de detectar com mais precisão sinais de violações de simetria ímpar-par na polarização da radiação cósmica de fundo. Um estudo publicado recentemente na Physical Review D destaca esse desenvolvimento e foi selecionado como “Sugestão do Editor”.
Quão longe está o universo? Quando e como o universo começou? A cosmologia fez progressos na resolução destas questões, fornecendo evidências observacionais para modelos teóricos do universo baseados na física fundamental. Hoje, o Modelo Padrão de Cosmologia é amplamente aceito pelos pesquisadores. No entanto, ainda não consegue explicar questões fundamentais da cosmologia, incluindo a matéria escura e a energia escura.
birrefringência cósmica
Em 2020, os dados de polarização da Fundo Cósmico de Microondas (CMB) relataram um novo fenômeno interessante – a birrefringência cósmica. A polarização descreve a oscilação de uma onda de luz perpendicular à sua direção de propagação. Em geral, a direção do plano de polarização permanece inalterada, mas em casos especiais pode ser girada. A reanálise dos dados da CMB sugere que o plano de polarização da luz da CMB pode ter girado ligeiramente desde o momento em que foi emitida no universo primitivo até hoje. Este fenômeno viola a simetria ímpar-par e é conhecido como birrefringência cósmica.
Como o fenômeno da birrefringência cósmica é difícil de explicar usando leis físicas bem conhecidas, é provável que exista uma física ainda a ser descoberta por trás dele, como partículas semelhantes a axions (ALPs). A descoberta da birrefringência cósmica pode ajudar a revelar a natureza da matéria escura e da energia escura, pelo que as futuras missões irão concentrar-se em observações mais precisas da CMB.
Para fazer isso, é importante melhorar a precisão dos cálculos teóricos atuais, mas até agora estes cálculos não foram suficientemente precisos porque não levam em conta as lentes gravitacionais.
Uma dupla de pesquisadores liderada por Fumihiro Naokawa, estudante de doutorado do Departamento de Física da Universidade de Tóquio e do Centro de Pesquisa do Universo Primitivo, e Toshiya Namikawa, professor assistente do programa do Centro de Descoberta Orientada a Dados e do Instituto Kavli de Física e Matemática do Universo (KavliIPMU), conduziram um novo estudo, estabeleceram cálculos teóricos de birrefringência cósmica que incluem efeitos de lentes gravitacionais e trabalharam para desenvolver um código numérico para cósmica. birrefringência que inclui efeitos de lentes gravitacionais, que serão indispensáveis para análises futuras.
Primeiro, Naokawa e Namikawa derivaram uma equação analítica que descreve como as lentes gravitacionais alteram o sinal de birrefringência cósmica. Com base nesta equação, os pesquisadores implementaram um novo programa baseado no código existente para calcular a correção da lente gravitacional e, em seguida, observaram a diferença no sinal com e sem a correção da lente gravitacional.
Como resultado, os pesquisadores descobriram que se as lentes gravitacionais forem ignoradas, o sinal de birrefringência cósmica observado não se ajusta bem às previsões teóricas, o que negaria estatisticamente a verdadeira teoria.
Além disso, a dupla criou dados observacionais simulados que serão obtidos durante observações futuras para compreender o impacto das lentes gravitacionais na busca por ALPs. Eles descobriram que se o efeito das lentes gravitacionais não for levado em consideração, os parâmetros do modelo ALPs estimados com base em dados observacionais terão desvios sistemáticos estatisticamente significativos e não poderão refletir com precisão o modelo ALPs.
A ferramenta de correção de lentes gravitacionais desenvolvida neste estudo é atualmente usada em estudos observacionais, e Naokawa e Namikawa continuarão a usá-la para analisar dados de missões futuras.
Fonte compilada: ScitechDaily