Οι μαύρες τρύπες που συγκρούονται μεταξύ τους ίσως αναδεύουν την «βουτυρένια» σκοτεινή ύλη
Ως η πιο μυστηριώδης αλλά και πανταχού παρούσα ουσία του σύμπαντος, η σκοτεινή ύλη είναι στην πραγματικότητα αόρατη. Αυτό συμβαίνει απλούστατα επειδή δεν αλληλεπιδρά με το φως. Τι θα γινόταν όμως αν αντί να προσπαθήσουν να δουν τη σκοτεινή ύλη, οι φυσικοί επιχειρούσαν να την ακούσουν;
Μια νέα έρευνα [Scalar Fields around Black Hole Binaries in LIGO-Virgo-KAGRA, Soumen Roy et al.] υποστηρίζει ότι η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να αφήσει ένα ανεπαίσθητο αλλά διακριτό αποτύπωμα στην κακοφωνία των κυματισμών του χωροχρόνου που ονομάζονται «βαρυτικά κύματα» και αντηχούν σε όλο το σύμπαν όταν δύο μαύρες τρύπες συγκρούονται και συγχωνεύονται. Όμως, αυτό ισχύει μόνο αν οι περιστρεφόμενες μαύρες τρύπες μπορούν να «αναδεύσουν» την σκοτεινή ύλη σαν κοσμικό βούτυρο.
Σύμφωνα με τη νέα έρευνα αν δύο μαύρες τρύπες συγχωνευθούν σε μια περιοχή του χώρου που καλύπτεται από πυκνά νέφη σκοτεινής ύλης, τότε τα βαρυτικά κύματα που θα προκύψουν θα μπορούσαν να μεταφέρουν το αποτύπωμα της σκοτεινής ύλης σε όλο το σύμπαν. Και είναι πιθανό, λένε, οι ανιχνευτές μας να μπορέσουν να βρουν αυτό το αποτύπωμα. Αυτό θα ήταν παρόμοιο με το να βήχει κάποιος σε μια συναυλία των Metallica στο ολυμπιακό στάδιο, κι αυτός ο βήχας να ανιχνευθεί.
Ευτυχώς, όσον αφορά την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων από συγκρουόμενες μαύρες τρύπες, οι ανιχνευτές όπως το LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) θα βελτιώνονται και θα γίνονται όλο και πιο ευαίσθητοι. Και ως προετοιμασία για την εποχή όπου τέτοια αποτυπώματα θα μπορούσαν να καταγράφονται ακόμη πιο εύκολα στα δεδομένα των βαρυτικών κυμάτων, η ερευνητική ομάδα των Soumen Roy et al, ανέπτυξε μια μέθοδο που προβλέπει ακριβώς το σχήμα που θα έπρεπε να πάρει ένα βαρυτικό κύμα όταν κινείται μέσα από την σκοτεινή ύλη, αντί για τον κενό χώρο.
Η σκοτεινή ύλη αποτελεί έναν τόσο μεγάλο γρίφο διότι, παρότι μας είναι αόρατη, εξακολουθεί να υπερτερεί της συνηθισμένης ύλης με αναλογία περίπου πέντε προς ένα.
Οι φυσικοί ψάχνουν για σωματίδια πέραν του Καθιερωμένου Προτύπου της σωματιδιακής φυσικής που θα μπορούσαν να εξηγήσουν τη σκοτεινή ύλη. Αυτά τα σωματίδια έχουν ένα ευρύ φάσμα πιθανών μαζών και ιδιοτήτων, με ένα υποθετικό σωματίδιο να είναι το λεγόμενο «ελαφρύ βαθμωτό σωματίδιο» (light scalar), το οποίο προτείνεται ότι έχει μάζα πολύ μικρότερη από τη μάζα του ηλεκτρονίου. Ένα χαρακτηριστικό του θα ήταν το γεγονός ότι η σκοτεινή ύλη που θα αποτελούνταν από αυτά τα σωματίδια θα λειτουργούσε σαν συντονισμένα κύματα γύρω από τις μαύρες τρύπες.
Γύρω από μια περιστρεφόμενη μαύρη τρύπα, η περιστροφική ενέργεια θα μεταφερόταν στην υπερελαφριά σκοτεινή ύλη, ενισχύοντας την πυκνότητά της, σχεδόν σαν ένα κουπί που αναδεύει την κρέμα για να γίνει βούτυρο. Αν αυτό το «βούτυρο» σκοτεινής ύλης γίνει αρκετά πυκνό, θα μπορούσε να επηρεάσει τα βαρυτικά κύματα από τις συγχωνευόμενες μαύρες τρύπες, αφήνοντας ένα αποκαλυπτικό αποτύπωμα.
Αφού προσδιόρισαν το πώς θα έμοιαζε αυτή η υπογραφή, οι ερευνητές έψαξαν τα δεδομένα που συγκεντρώθηκαν από το LIGO και τους συνεργαζόμενους ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων, KAGRA (Kamioka Gravitational Wave Detector) και Virgo, εστιάζοντας σε 28 από τα πιο καθαρά σήματα συγχώνευσης μαύρων τρυπών. Από αυτά, τα 27 φάνηκαν να προέρχονται από συγχωνεύσεις που συνέβησαν στο σχετικό κενό του διαστήματος. Ωστόσο, ένα σήμα, το GW190728, που ακούστηκε για πρώτη φορά στις 19 Ιουλίου 2019 και ήταν το αποτέλεσμα της συγχώνευσης δυαδικών μαύρων τρυπών με συνολική μάζα 20 φορές μεγαλύτερη από αυτή του ήλιου και που απείχαν περίπου 8 δισεκατομμύρια έτη φωτός από τη Γη, φάνηκε να φέρει το αποκαλυπτικό ίχνος μιας συγχώνευσης που πραγματοποιήθηκε σε μια περιοχή πυκνής, «βουτυράτης» σκοτεινής ύλης.
Βέβαια οι συγγραφείς της εν λόγω έρευνας επισημαίνουν ότι αυτό δεν μπορεί να θεωρηθεί ως μια θετική ανίχνευση της σκοτεινής ύλης, αλλά αναφέρει ότι μας δίνει μια ένδειξη για το τι πρέπει να αναζητήσουμε και επομένως, πώς να κατευθύνουμε τις μελλοντικές έρευνες, κάτι που θα μπορούσε να είναι όλο και πιο χρήσιμο καθώς οι ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων στη Γη συνεχίζουν στον πέμπτο κύκλο λειτουργίας τους με ενισχυμένη ευαισθησία.
«Γνωρίζουμε ότι η σκοτεινή ύλη βρίσκεται γύρω μας. Απλώς πρέπει να είναι αρκετά πυκνή για να δούμε τις επιδράσεις της», δήλωσε ο επικεφαλής της ομάδας, Josu Aurrekoetxea, από το Τμήμα Φυσικής του Τεχνολογικού Ινστιτούτου της Μασαχουσέτης (MIT). «Οι μαύρες τρύπες παρέχουν έναν μηχανισμό ενίσχυσης αυτής της πυκνότητας, τον οποίο τώρα μπορούμε να αναζητήσουμε αναλύοντας τα βαρυτικά κύματα που εκπέμπονται κατά τη συγχώνευσή τους.»
διαβάστε περισσότερες λεπτομέρεις: «We still can’t see dark matter. But what if we can hear it?» – https://www.space.com/astronomy/dark-universe/we-still-cant-see-dark-matter-but-what-if-we-can-hear-it
Κατηγορίες:ΑΣΤΡΟΝΟΜΙΑ, ΑΣΤΡΟΦΥΣΙΚΗ, ΣΚΟΤΕΙΝΗ ΥΛΗ, ΣΤΟΙΧΕΙΩΔΗ ΣΩΜΑΤΙΑ
physicsgg 
Σχολιάστε