LIGO je lahko odkril temno snov ob nesreči

Ko so znanstveniki, ki so delali na observatoriju za laserske vmesnike laserskih valov (LIGO) v februarju odkrili gravitacijske valove, je označil konec stoletnega iskanja, za kar so fiziki vedeli, da obstaja, vendar ga ni bilo mogoče natančno določiti in identificirati.

Morda smo naleteli na redki biser s tem odkritjem in nenamerno ubili dve 100-letni ptici z enim kamnom. Nov dokument, ki so ga napisali fiziki na Univerzi Johns Hopkins in objavljen v Ljubljani Fizična pisma za pregled raziskuje, ali je združitev črnih lukenj, ki je povzročila gravitacijske valove in ki jih je opazil LIGO, vsebovala tudi signal, ki potrjuje obstoj temne snovi.

Temna snov, prva hipoteza leta 1922, predstavlja 85 odstotkov vse snovi v vesolju. Toda za razliko od navadne snovi ga znanstveniki nikoli niso mogli opazovati in meriti. Vemo, da obstaja, ker smo videli kakšne čudne stvari, ki se dogajajo v vesolju in ki so lahko le posledica nekega množičnega kopičenja snovi, ki ustvarja gravitacijski učinek. Na žalost ostaja skrita - in znanstveniki so praktično porabili stoletje, ki jo iščejo brez uspeha.

V februarju so znanstveniki uporabili par interferometrov, da bi opazovali zelo šibke signale - chirps - ki so posledica gravitacijskih valov (v bistvu valovi v prostor-času, ki jih povzročajo dogodki z visoko energijo). V tem primeru sta bili dve črni luknji - vsakokrat približno 30-krat večji od našega sonca - trčili v zemljo še 1,3 milijarde svetlobnih let. Ta trk je sproščal 5,3 × 10 ^ 47 joulov energije.

Raziskovalna skupina JHU se je začela spraševati, ali signal LIGO vsebuje tudi nekaj več - nekaj, kar je povezano s temno snovjo. Celotna preiskava se osredotoča na nekaj, kar se imenuje prvobitne črne luknje (PBHs) - hipotetični prvi korak Stephena Hawkinga leta 1971, ki kaže, da je bilo zgodnje vesolje sestavljeno iz več različnih gostih regij, ki so bile založene s surovimi kozmičnimi materiali, ki sestavljajo zvezdna telesa. Medtem ko so normalne črne luknje posledica propadajočih zvezd, so PBHs te regije propadale same od sebe. Tako bi se zgodnje zvezde oblikovale v bližini teh PBHs, ki so dovolj majhne, ​​da se pogosto opirajo na galaktični halo - del galaksije, kjer naj bi mračna snov večinoma obstajala.

Čeprav je zamisel, da so PBH-ji res tam zunaj, v zadnjem desetletju potopljena, nekateri fiziki še vedno mislijo, da so morda možni. Ekipa JHU ne daje nujno nobenih pozitivnih dokazov, da signal LIGO ponazarja temno snov; namesto tega sklepajo, da meritve ne izključujejo pojma pričakovane stopnje za združitev PBHs v galaktični halo.

»Razlikovanje, ali je vsak dogodek gravitacijskega vala ali celo neka populacija dogodkov iz PBH temna snov ali bolj tradicionalni astrofizikalni viri, bo zastrašujoča. Kljub temu pa obstajajo nekatere možnosti. Najbolj očitno je, da bodo združitve PBH razporejene bolj kot majhne (temne snovi) halore in so zato manj verjetno, da bodo najdene v svetlobnih galaksijah ali blizu njih, kot pa združitve črne luknje iz bolj tradicionalnih astrofizikalnih virov.

Z drugimi besedami, še ne moremo zaključiti, da je signal LIGO ni bilo povzroča PBH, povezana s temno snovjo. Ekipa JHU predlaga osredotočenje študij o astrofizičnih masah v galaktičnih orehih, ki se ne morejo prepričljivo povezati z znanimi viri.

Ena stvar je zagotovo: iskanje temne snovi je postalo bolj čudno.