LIGO Might odkrył ciemną materię podczas wypadku

Kiedy naukowcy pracujący w Obserwatorium Fali Grawitacyjnej Laserowego Interferometru (LIGO) odkryli fale grawitacyjne w lutym, oznaczało to koniec trwających całe stulecie poszukiwań czegoś, o czym wiedzieli fizycy, ale nie mogli ustalić i zidentyfikować.

Być może natknęliśmy się na rzadki klejnot z tym odkryciem i przypadkowo zabiliśmy dwa 100-letnie ptaki jednym kamieniem. Nowa praca napisana przez fizyków z Johns Hopkins University i opublikowana w Physical Review Letters bada, czy połączenie czarnych dziur, które wywołało fale grawitacyjne i które zaobserwowano w LIGO, zawierało również sygnał potwierdzający istnienie ciemnej materii.

Ciemna materia, po raz pierwszy postawiona w 1922 r., Stanowi 85 procent całej materii we wszechświecie. Ale w przeciwieństwie do zwykłej materii, naukowcy nigdy nie byli w stanie tego zaobserwować i zmierzyć. Wiemy, że istnieje, ponieważ widzieliśmy dziwne rzeczy we wszechświecie, które mogły być jedynie wynikiem jakiejś masowej akumulacji materii, która wywołuje efekt grawitacyjny. Niestety, pozostaje ukryty - i naukowcy spędzili praktycznie sto lat, szukając go bezskutecznie.

W lutym naukowcy wykorzystali parę interferometrów do obserwacji skrajnie słabych sygnałów - ćwierkanie - które wynikają z fal grawitacyjnych (zasadniczo zmarszczek w czasoprzestrzeni wytwarzanych przez zdarzenia o dużej energii). W tym przypadku były to dwie czarne dziury - każda około 30 razy masywniejsza niż nasze Słońce - zderzające się o kolejne 1,3 miliarda lat świetlnych od Ziemi. To zderzenie uwolniło 5,3 × 10 ^ 47 dżuli energii.

Zespół badawczy JHU zaczął się zastanawiać, czy sygnał LIGO zawiera również coś więcej - coś związanego z ciemną materią. Całe dochodzenie koncentruje się wokół czegoś, co nazywa się pierwotnymi czarnymi dziurami (PBH) - hipotetycznie po raz pierwszy rzucony przez Stephena Hawkinga w 1971 roku, który sugeruje, że wczesny wszechświat składał się z kilku różnych gęstych regionów zaopatrzonych w surowe kosmiczne materiały, które tworzą ciała gwiezdne. Podczas gdy normalne czarne dziury są wynikiem zawalonych gwiazd, PBH były tymi regionami zapadającymi się na siebie. Zatem wczesne gwiazdy uformowałyby się blisko tych PBH, które są na tyle małe, że często podpierają galaktyczne halo - część galaktyki, w której ciemna materia jest uważana przede wszystkim za istnienie.

Chociaż idea, że ​​PBH naprawdę istnieją, w ostatnim dziesięcioleciu zanurkowała, niektórzy fizycy nadal uważają, że mogą być możliwe. Zespół JHU niekoniecznie oferuje jakiekolwiek potwierdzające dowody, że sygnał LIGO ilustruje ciemną materię; zamiast tego dochodzą do wniosku, że pomiary nie wykluczają pojęcia przewidywanego tempa łączenia PBH w galaktycznej halo.

„Rozróżnienie, czy jakiekolwiek indywidualne fala grawitacyjna, a nawet populacja zdarzeń, pochodzi z PBH ciemnej materii lub bardziej tradycyjnych źródeł astrofizycznych, będzie zniechęcające. Mimo to są pewne perspektywy. Najwyraźniej fuzje PBH będą rozłożone bardziej jak halo o małej skali ciemnej materii, a zatem rzadziej znajdują się w galaktykach świetlnych lub w ich pobliżu niż fuzje czarnej dziury z bardziej tradycyjnych źródeł astrofizycznych. ”

Innymi słowy, nie możemy jeszcze stwierdzić, że sygnał LIGO nie było spowodowane przez PBH związane z ciemną materią. Zespół JHU sugeruje skoncentrowanie badań na masach astrofizycznych w halo galaktycznych, które nie mogą być jednoznacznie powiązane ze znanymi źródłami.

Jedno jest pewne: poszukiwanie ciemnej materii stało się dziwniejsze.