La colaboración NANOGrav capturó recientemente los primeros signos de ondas gravitacionales de muy baja frecuencia. El profesor Pedro Schwaller y Wolfram Ratzinger analizaron los datos y, en particular, consideró la posibilidad de si esto puede apuntar hacia una nueva física más allá del Modelo Estándar. En un artículo publicado en la revista Física SciPost , informan que la señal es consistente tanto con una transición de fase en el universo temprano como con la presencia de un campo de partículas similares a axiones (ALP) extremadamente ligeras. Estos últimos se consideran candidatos prometedores para la materia oscura.

Las ondas gravitacionales abren una ventana al universo temprano. Si bien el omnipresente fondo cósmico de microondas no da pistas sobre los primeros 300, 000 años de nuestro universo, proporcionan algunos destellos de lo que sucedió durante el Big Bang. "Es exactamente este universo muy temprano lo que es tan emocionante para los físicos de partículas, "explica Pedro Schwaller, Profesor de Física Teórica en el PRISMA + Cluster of Excellence en la Universidad Johannes Gutenberg de Mainz (JGU). "Este es el momento en que las partículas elementales como quarks y gluones están presentes, y luego se combinan para formar los bloques de construcción de los núcleos atómicos ".

Lo especial de las ondas gravitacionales que la Colaboración NANOGrav ha detectado por primera vez es que tienen una frecuencia muy baja de 10 ^-8 Hertz lo que equivale aproximadamente a una oscilación por año. Debido a su longitud de onda correspondientemente grande, para detectarlos, cualquier detector también tendría que ser igualmente grande. Como tal detector no es posible aquí en la Tierra, los astrónomos de NANOGrav utilizan púlsares distantes y sus señales luminosas como enormes detectores.

Wolfram Ratzinger describe la motivación detrás de su trabajo:"Aunque hasta ahora los datos solo nos brindan un primer indicio de la existencia de ondas gravitacionales de baja frecuencia, sigue siendo muy emocionante para nosotros trabajar con ellos. Esto se debe a que tales ondas podrían ser producidas por varios procesos que ocurrieron en el universo temprano. Ahora podemos usar los datos que ya tenemos para decidir, cuáles de estos entran en consideración y cuáles no se ajustan en absoluto a los datos ".

Como resultado, Los científicos de Mainz decidieron observar de cerca dos escenarios que podrían haber causado las ondas gravitacionales observadas:las transiciones de fase en el universo temprano y un campo de materia oscura de partículas similares a axiones (ALP) extremadamente ligeras. Las transiciones de fase como estas ocurren debido a la caída de la temperatura en la sopa primordial después del Big Bang y dan como resultado turbulencias masivas; sin embargo, como la materia oscura, no están cubiertos por el Modelo Estándar.

Según los datos disponibles, Pedro Schwaller y Wolfram Ratzinger interpretan los resultados de su análisis con relativa cautela:"Quizás un poco más probable es el escenario de transición de fase temprana". Por otra parte, los dos físicos creen que el hecho de que sean capaces de desarrollar ciertas posibilidades basándose sólo en datos limitados demuestra el potencial de su enfoque. "Nuestro trabajo es el primero, pero un desarrollo importante:nos da mucha confianza en que con datos más precisos podemos sacar conclusiones fiables sobre el mensaje que las ondas gravitacionales nos envían desde el universo primitivo ".

"Es más, "Pedro Schwaller concluye, "ya podemos comenzar a precisar ciertas características de los escenarios y ponerles restricciones, en nuestro caso, la fuerza de la transición de fase y la masa de los axiones ".