Nova studija predlaže da gusti oblaci lagane skalarne tamne materije mogu ostaviti prepoznatljiv trag u gravitacionim talasima koji nastaju pri spajanju crnih rupa. Istraživači su razvili model predviđanja takvog potpisa i pretražili podatke LIGO‑a, KAGRA‑e i Virgo‑a. Među 28 analiziranih događaja, GW190728 iz jula 2019. nosi karakteristike koje odgovaraju prolasku kroz gustu tamnu materiju, ali to još nije konačna potvrda. Nalaz ukazuje na smernice za buduće, ciljane pretrage kako osetljivost detektora raste.
Ne Vidimo Je — Možemo Li Je Čuti? Kako Tamna Materija Može Ostaviti Trag U Gravitacionim Talasima
Gravitational waves (blue and red waves) carry imprints of any dark matter (light purple) that two merging black holes happen to spiral through. | Credit: Josu Aurrekoetxea, et al
Tamna materija je jedna od najvećih misterija kosmosa: ne emituje, ne apsorbuje niti raspršuje svetlost, pa je ne možemo direktno videti. Nova studija predlaže alternativu — umesto da je "gledamo", možda je možemo čuti kroz sitne izmene u gravitacionim talasima koje nastaju pri spajanju crnih rupa.
Ideja: tamna materija kao "puter" oko crnih rupa
Istraživači razmatraju hipotezu o laganoj skalarnom čestici kao kandidatu za tamnu materiju. Oko rotirajućih crnih rupa, rotaciona energija može pojačavati takvu tamnu materiju — metaforički, kao kada mešač muti pavlaku u puter — stvarajući gustu "oblaku" ili koncentraciju čestica.
Kako bi to uticalo na gravitacione talase?
Ako se dve crne rupe spoje u takvom gustom oblaku tamne materije, prolazak gravitacionih talasa kroz to sredstvo mogao bi izmeniti njihov oblik. Tim iz GRAPPA i MIT razvio je model koji predviđa kako bi takav potpis izgledao u talasima, omogućavajući direktno poređenje s podacima detektora.
Pretraga u podacima LIGO‑a, KAGRA‑e i Virgo‑a
Autori su pregledali 28 najsnažnijih signala iz saradnje LIGO, KAGRA i Virgo. Za 27 događaja podudaranje je s očekivanjima za spajanja u relativnom vakuumu. Jedan događaj, GW190728 (19. jul 2019), sa zbirnom masom od ~20 masa Sunca i procenom udaljenosti ~8 milijardi svetlosnih godina, nosi karakteristike koje bi odgovarale spajanju u regionu s gustim "puterastim" oblacima tamne materije.
"Korišćenje crnih rupa za traženje tamne materije bilo bi fantastično," rekao je Rodrigo Vicente iz GRAPPA. "Tako bismo mogli ispitivati tamnu materiju na mnogo manjim skalama nego ikada pre."
Autori jasno naglašavaju da ovo nije konačna detekcija tamne materije — to je signal koji vredi daljih provera i ciljane analize u budućim, osetljivijim rundama detektora.
Zašto je ovo važno
Do sada detektujemo tamnu materiju jedino preko njenog gravitacionog uticaja. Ako model pokaže ponovljive tragove u gravitacionim talasima, to bi otvorilo potpuno novu metodu za proučavanje prirode tamne materije, posebno za tipove čestica koje su izuzetno lake i kolektivno se ponašaju kao talas oko crnih rupa.
Rad je objavljen 12. maja u časopisu Physical Review Letters. Kako detektori kao što su LIGO, KAGRA i Virgo postaju osetljiviji, šanse da se takvi diskretni tragovi potvrde rastu.
Pomozite nam da budemo bolji.
