Překvapivý objev: Gravitační vlny z roku 2019 možná skrývají důkaz temné hmoty
InovaceVědci z USA, Velké Británie a Evropy naznačují, že temná hmota mohla být náhodně detekována již v roce 2019. Potenciálně historický objev se skrývá v existujících datech z gravitačních vln, což jsou vlnění v samotné struktuře časoprostoru.
Vědci z USA, Velké Británie a Evropy naznačují, že temná hmota mohla být náhodně detekována již v roce 2019. Potenciálně historický objev se skrývá v existujících datech z gravitačních vln, což jsou vlnění v samotné struktuře časoprostoru. Fyzici předpokládají, že pokud by se dvě černé díry srazily obklopené oblakem temné hmoty, gravitační vlny, které by vyslaly napříč vesmírem, by mohly nést otisk tohoto prostředí.
Když vědci aplikovali svůj model na desítky detekcí gravitačních vln, našli jednu událost, která potenciálně odpovídá tomuto scénáři. I když jde zatím o předběžné zjištění, tým tvrdí, že by to mohlo vést k novému způsobu zkoumání jak gravitačních vln, tak temné hmoty. Rodrigo Vicente, fyzik z Amsterdamské univerzity, zdůrazňuje, že využití černých děr k hledání temné hmoty by bylo fantastické, protože by umožnilo zkoumat temnou hmotu v mnohem menších měřítkách než kdykoli předtím.
Einsteinova obecná teorie relativity z roku 1916 předpověděla, že pohyby objektů s vysokou hmotností, jako jsou slučující se černé díry nebo neutronové hvězdy, mohou vysílat vlnění časoprostorem rychlostí světla. Tyto gravitační vlny byly přímo detekovány až v roce 2015 a od té doby byly zaznamenány stovky událostí. Každá z nich nese informace o samotné události, včetně hmotností zúčastněných objektů. Vědci se nyní zaměřili na to, zda by signály gravitačních vln mohly pomoci vyřešit další dlouhotrvající záhadu: temnou hmotu, podivnou látku, která podle předpokladů prostupuje vesmírem a interaguje s běžnou hmotou pouze prostřednictvím své gravitační síly.
Jeden z modelů popisuje temnou hmotu jako složenou z ultralehkých částic. Tyto částice by mohly tvořit pole a chovat se kolektivně jako vlna v extrémních prostředích, například v blízkosti intenzivní gravitace černých děr. Rotující černé díry již prokazatelně strhávají samotný časoprostor, takže není příliš odvážné předpokládat, že tato rotační energie by mohla ovlivnit i oblaky temné hmoty kolem nich. Tyto oblaky by zase měly změnit dynamiku binárních černých děr při jejich srážce, což by mělo zanechat specifické otisky v gravitačních vlnách, které emitují.
Tým modeloval, jaký vliv by tento jev měl na signály gravitačních vln, než by dorazily k pozemským detektorům, a porovnal je se srážkami, které probíhají v prostředí bez velkého oblaku temné hmoty. Následně aplikovali svůj model na 28 detekcí provedených sítí gravitačních vlnových observatoří LVK (LIGO v USA, Virgo v Itálii a KAGRA v Japonsku). Z těchto signálů 27 vykazovalo vzorce naznačující původ ve vakuu. Jedna událost, detekovaná v červenci 2019 a označená jako GW190728, však vykazovala vzorec konzistentní se srážkou dvojice černých děr v hustém oblaku temné hmoty.