LIGO mohlo objaviť temnú hmotu pri nehode

Keď vedci pracujúci na observatóriu pre laserové interferometre gravitačno-vlnové (LIGO) objavili vo februári gravitačné vlny, znamenali koniec storočia trvajúceho hľadania niečoho, čo fyzici vedeli existovali, ale nedokázali sa presne určiť a identifikovať.

Možno sme narazili na vzácny klenot s týmto objavom, a neúmyselne zabil dva 100-rok-staré vtáky s jedným kameňom. Nový dokument, ktorý napísali fyzici na Univerzite Johnsa Hopkinsa a uverejnili sa v ňom Fyzické prehľadové listy skúma, či fúzia čiernych dier, ktorá produkovala gravitačné vlny a bola pozorovaná LIGO, obsahovala aj signál, ktorý potvrdzuje existenciu temnej hmoty.

Tmavá hmota, prvá hypotéza v roku 1922, tvorí 85 percent všetkej hmoty vo vesmíre. Na rozdiel od obyčajnej hmoty ju však vedci nikdy nedokázali pozorovať a merať. Vieme, že existuje, pretože sme videli nejaké divné veci, ktoré sa dejú vo vesmíre a ktoré by mohli byť len výsledkom masívnej akumulácie hmoty, ktorá vytvára gravitačný efekt. Bohužiaľ, to zostáva skryté - a vedci strávili prakticky storočia hľadá to bezvýsledne.

Vo februári vedci použili dvojicu interferometrov na pozorovanie extrémne slabých signálov - cvrlikaní - ktoré sú výsledkom gravitačných vĺn (v podstate vlnky v časopriestore produkované vysokoenergetickými udalosťami). V tomto prípade to boli dve čierne diery - každá asi 30-krát hmotnejšia ako naše slnko - sa zrazila do ďalšej 1,3 miliardy svetelných rokov od Zeme. Táto kolízia uvoľnila 5,3 × 10 ^ 47 joulov v energii.

Výskumný tím JHU sa začal pýtať, či signál LIGO obsahuje aj niečo viac - niečo súvisiace s temnou hmotou. Celé vyšetrovanie sa sústreďuje na niečo, čo sa nazýva prvotné čierne diery (PBHs) - hypotetický, ktorý najprv napísal Stephen Hawking v roku 1971 a ktorý naznačuje, že raný vesmír sa skladal z niekoľkých rôznych hustých oblastí zásobených surovými kozmickými materiálmi, ktoré tvoria hviezdne telá. Kým normálne čierne diery sú výsledkom zrútenia hviezd, PBH boli tieto oblasti, ktoré sa samy o sebe zrútili. Takže skoré hviezdy by sa vytvorili blízko týchto PBH, ktoré sú dostatočne malé na to, aby sa často vznášali okolo galaktického halo - časti galaxie, kde sa predpokladá, že temná hmota primárne existuje.

Hoci myšlienka, že PBH sú naozaj tam vonku, sa v poslednom desaťročí potápala, niektorí fyzici si stále myslia, že by mohli byť schopní. Tím JHU neponúka nevyhnutne žiadne dôkazy, že signál LIGO ilustruje temnú hmotu; Namiesto toho dospeli k záveru, že merania nevylučujú predpokladanú mieru zlučovania PBH v rámci galaktického halo.

„Rozlíšenie, či každá individuálna udalosť (gravitačná vlna), alebo dokonca nejaká populácia udalostí, je z PBH temnej hmoty alebo tradičných astrofyzikálnych zdrojov, bude skľučujúca. Existuje však niekoľko vyhliadok. Zjavne sa fúzie PBH budú distribuovať skôr ako malé halo (tmavé hmoty) a sú preto menej pravdepodobné, že sa nachádzajú v alebo blízko svetelných galaxií ako fúzie black hole z tradičných astrofyzikálnych zdrojov.

Inými slovami, nemôžeme ešte dospieť k záveru, že signál LIGO nebol spôsobené PBH spojenou s tmavou hmotou. Tím JHU navrhuje zamerať štúdie na astrofyzikálne hmotnosti v galaktických halónoch, ktoré nemôžu byť jednoznačne spojené so známymi zdrojmi.

Jedna vec je istá: hľadanie temnej hmoty má čudnejšie.