LIGO je možda otkrio tamnu materiju zbog nesreće

Kada su znanstvenici koji su radili na laserskom interferometru Gravitacijsko-valna opservatorija (LIGO) u veljači otkrili gravitacijske valove, to je označilo kraj jednog stoljeća dugog traganja za nečim što su fizičari znali da postoje, ali nisu mogli sasvim utvrditi i identificirati.

Možda smo naišli na rijedak dragulj s tim otkrićem i nenamjerno ubili dvije ptice stare 100 godina jednim kamenom. Novi članak koji su napisali fizičari na Sveučilištu Johns Hopkins i objavljen u Physical Review Letters istražuje je li spajanje crnih rupa koje je proizvelo gravitacijske valove i koje je LIGO promatrao također sadržavalo signal koji potvrđuje postojanje tamne tvari.

Tamna tvar, prva hipoteza 1922. godine, čini 85 posto sve tvari u svemiru. No, za razliku od obične materije, znanstvenici ga nikada nisu mogli promatrati i mjeriti. Znamo da postoji, jer smo vidjeli neke čudne stvari koje se događaju u svemiru i koje bi mogle biti samo rezultat neke masovne akumulacije tvari koja stvara gravitacijski učinak. Nažalost, ona ostaje skrivena - a znanstvenici su praktički proveli jedno stoljeće u potrazi za njom bez uspjeha.

Još u veljači znanstvenici su koristili par interferometara kako bi promatrali izrazito slabe signale - chirps - koji proizlaze iz gravitacijskih valova (u suštini valovi u prostor-vremenu proizvedeni događajima visoke energije). U ovom slučaju, to su bile dvije crne rupe - svaka oko 30 puta masivnija od našeg Sunca - koje se sudaraju u Zemlju još 1,3 milijarde svjetlosnih godina. Taj je sudar pustio 5,3 × 10 ^ 47 joula u energiji.

Istraživački tim JHU počeo se pitati je li signal LIGO sadržavao i nešto više - nešto što se odnosi na tamnu tvar. Cijelo se istraživanje usredotočuje na nešto što se naziva prvobitnim crnim rupama (PBHs) - hipotetički prvi put koji je postavio Stephen Hawking 1971. godine i koji sugerira da je rani svemir bio sastavljen od nekoliko različitih gustih područja opskrbljenih sirovim kozmičkim materijalima koji čine zvjezdana tijela. Dok su normalne crne rupe rezultat srušenih zvijezda, PBHs su se te regije urušavale. Tako bi se rane zvijezde formirale blizu tih PBH-a, koji su dovoljno mali da se često podupiru oko galaktičkog haloa - dijela galaksije gdje se smatra da tamna tvar prvenstveno postoji.

Iako je ideja da su PBH-i stvarno tamo, zaronila u posljednjem desetljeću, neki fizičari još uvijek misle da bi to moglo biti moguće. Tim JHU ne nudi nužno nikakve potvrdne dokaze da LIGO signal ilustrira tamnu tvar; umjesto toga oni zaključuju da mjerenja ne isključuju pojam predviđene stope za spajanje PBH-a unutar galaktičkog haloa.

"Razlikovati da li je bilo koji pojedinačni događaj gravitacijskog vala, ili čak neka populacija događaja, iz PBH tamna tvar ili više tradicionalnih astrofizičkih izvora, biti zastrašujuća. Ipak, postoje neke perspektive. Većina očigledno, spajanja PBH-ja će biti više distribuirana kao mračna materija oreola i stoga su manje vjerojatno da će se naći u ili blizu svjetlećih galaksija nego crne rupe spajanja iz više tradicionalnih astrofizičkih izvora. ”

Drugim riječima, još ne možemo zaključiti da je LIGO signal nije uzrokovane PBH povezanom s tamnom tvari. Tim JHU predlaže fokusiranje studija na astrofizičke mase u galaktičkim oreolima koje se ne mogu uvjerljivo povezati s poznatim izvorima.

Jedno je sigurno: potraga za tamnom tvari je postala još čudnija.