LIGO може да открие тъмна материя при злополука

Когато учените, работещи в гравитационно-вълновата обсерватория за лазерни интерферометри (LIGO), открили гравитационни вълни още през февруари, това бе краят на вековното търсене на нещо, за което физиците знаеха, че съществуват, но не можеха да го определят и идентифицират.

Може би ние се натъкнахме на рядко скъпоценен камък с това откритие и по невнимание убихме двама 100-годишни птици с един камък. Нова книга, написана от физици в Университета Джон Хопкинс и публикувана в Физически букви за преглед изследва дали сливането на черната дупка, което произвежда гравитационни вълни и е наблюдавано от LIGO, също съдържа сигнал, който потвърждава съществуването на тъмна материя.

Тъмната материя, първоначално предположена през 1922 г., съставлява 85% от цялата материя във Вселената. Но за разлика от обикновената материя, учените никога не са били в състояние да го наблюдават и измерват. Знаем, че съществува, защото видяхме някои странни неща, които се случват във Вселената и които могат да бъдат резултат само от масово натрупване на материя, създаваща гравитационен ефект. За съжаление, тя остава скрита - и учените са похарчили почти един век, търсейки го без успех.

Още през февруари, учените са използвали двойка интерферометри, за да наблюдават изключително слабите сигнали - chirps - които са резултат от гравитационни вълни (по същество вълни в пространството-време, произведени от събития с висока енергия). В този случай, две черни дупки - всяка около 30 пъти по-масивна от нашето Слънце - се сблъскват в още 1,3 милиарда светлинни години от Земята. Този сблъсък освободи 5,3 × 10 ^ 47 джаула в енергия.

Изследователският екип на JHU започна да се чуди дали сигналът на LIGO съдържа още нещо - нещо, свързано с тъмната материя. Цялото изследване се фокусира около нещо, наречено първични черни дупки (PBHs) - хипотетично първоначално поставено от Стивън Хокинг през 1971 г., което предполага, че ранната вселена е съставена от няколко различни гъсти области, снабдени със сурови космически материали, които съставляват звездни тела. Докато нормалните черни дупки са резултат от срутени звезди, PBHs са се сринали на тези региони. По този начин ранните звезди биха се образували близо до тези PBHs, които са достатъчно малки, за да поддържат често около галактическия ореол - частта от галактиката, където се смята, че тъмната материя съществува предимно.

Въпреки, че идеята, че PBHs наистина са там, се е потопила през последното десетилетие или така, някои физици все още смятат, че е възможно. Екипът на JHU не предлага непременно никакви положителни доказателства, че LIGO сигналът илюстрира тъмната материя; вместо това те заключават, че измерванията не изключват понятието за очаквана скорост за сливане на PBHs в рамките на галактическия ореол.

„Разграничаването дали всяко отделно събитие гравитационна вълна, или дори някаква популация от събития, са от PBH тъмна материя или по-традиционни астрофизични източници ще бъдат обезсърчително. Все пак има някои перспективи. Най-очевидно, сливанията на PBH ще бъдат разпределени по-скоро като малки ореоли тъмна материя и по този начин е по-малко вероятно да бъдат намерени в или близо до светлинни галактики, отколкото сливанията на черна дупка от по-традиционни астрофизични източници.

С други думи, все още не можем да заключим, че LIGO сигналът не е причинени от PBH, свързан с тъмна материя. Екипът на JHU предлага фокусиране на изследвания върху астрофизични маси в рамките на галактическите ореоли, които не могат окончателно да бъдат свързани с известни източници.

Едно нещо е сигурно: търсенето на тъмна материя просто стана по-странно.