Neutrinos realmente ajudaram a dar forma ao Universo

Redação do Site Inovação Tecnológica - 06/01/2021

Distribuição da densidade dos neutrinos (esquerda) e da matéria escura (direita) na estrutura cósmica de grande escala. Enquanto os neutrinos se movem rapidamente e parecem difusos, a distribuição da matéria escura compõe teias cósmicas, formando uma estrutura filamentar.
[Imagem: Kohji Yoshikawa et al. - 10.3847/1538-4357/abbd46]

A massa

Os neutrinos são partículas tão ínfimas que poderiam viajar por um cubo de chumbo de um ano-luz de aresta com uma altíssima probabilidade de passar sem bater em nenhum átomo.

Assim, é difícil imaginar que essas partículas - que por muito tempo se acreditou que nem tivessem massa - possam ter desempenhado um papel importante na formação do Universo.

Mas é justamente essa ideia que Kohji Yoshikawa e um time de físicos reunidos na Universidade de Tóquio, no Japão, está propondo.

Eles criaram uma simulação cosmológica projetada justamente para monitorar o papel dos neutrinos na evolução do Universo, ou seja, como a massa quase inexistente dos neutrinos poderia ter interagido e influenciado a massa e a distribuição das outras partículas.

Usando equações diferenciais conhecidas como equações de Vlasov-Poisson, foi possível atribuir as massas dos neutrinos, que só recentemente puderam ser medidas - os neutrinos foram teorizados em 1956.

A simulação prevê uma distribuição de densidade de neutrinos mais suave do que as simulações tradicionais baseadas na interação gravitacional newtoniana (à direita).
[Imagem: Kohji Yoshikawa et al. - 10.3847/1538-4357/abbd46]

Papel dos neutrinos na formação do Universo

A simulação representou com precisão a função de distribuição da velocidade dos neutrinos e acompanhou sua evolução ao longo do tempo. Os pesquisadores então examinaram os efeitos dos neutrinos na formação e na evolução das galáxias.

Os resultados indicam que os neutrinos suprimem o agrupamento de matéria escura - a massa indefinida do Universo - e, por sua vez, das galáxias. Além disso, as regiões ricas em neutrinos estão fortemente correlacionadas com aglomerados gigantes de galáxias e a temperatura efetiva dos neutrinos varia substancialmente, dependendo da massa de cada neutrino.

"No geral, nossas descobertas são consistentes com as previsões teóricas e com os resultados das simulações anteriores," disse Yoshikawa. "É reconfortante que os resultados de abordagens de simulação totalmente diferentes concordem entre si."

Mais do que isso, é importante lembrar que os experimentos mais rigorosos usados para estimar a massa dos neutrinos são observações cosmológicas, mas só se pode confiar nessas observações se as previsões das simulações forem precisas.

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