Observasjoner av sammensmelting av dverggalakser ved hjelp av gravitasjonsobservatoriet LISA vil hjelpe astronomer til å forstå om det finnes tung mørk materie og hvilke egenskaper den har. Artikkelen av teoretiske fysikere ble publisert i astrofysiske tidsskriftbokstaver.
“Vi har vist at frekvensen av sammenslåing mellom dverggalakser og sorte hull i deres sentre vil direkte avhenge av hvor mye mørk materie som er tilstede i dem. I dag mener teoretikere at det burde være mye av det, og det var derfor vi lenge mistenkte at det ville påvirke deres kosmologiske egenskaper,”sa Lucio Mayer fra Universitetet i Zürich (Sveits).
Trådene i universet
I lang tid trodde forskere at universet består av saken vi ser og som danner grunnlaget for alle stjerner, sorte hull, tåker, støvklynger og planeter. Men de første observasjonene av stjernens hastighet i nærliggende galakser viste at stjernene i utkanten beveger seg med en umulig høy hastighet, omtrent ti ganger høyere enn beregninger basert på massene til alle stjernene.
Årsaken til dette, ifølge forskere i dag, var den såkalte mørke materien - en mystisk substans, som utgjør omtrent 75% av massen av materie i universet. Vanligvis inneholder hver galakse omtrent åtte til ti ganger mer mørk materie enn sin synlige fetter, og dette mørke stoffet holder stjernene på plass og hindrer dem i å spre seg.
Mislykkede søk etter spor etter mørk materie på jorden, som Mayer bemerker, får mange forskere til å tvile på at det i prinsippet eksisterer, eller at det er sammensatt av supertunge og "kalde" partikler - "WIMPs" som ikke manifesterer seg på noen annen måte enn å tiltrekke seg synlige klynger. saken.
Mayer og hans kolleger grublet over hvor og hvordan de mest "pålitelige" sporene av denne formen for mørk materie kunne bli funnet. Deres oppmerksomhet ble rettet mot gjenstander som konvensjonelle kosmologiske teorier forutsier at de nesten bare skal være sammensatt av dette stoffet - de svakeste dverggalaksene.
Kampanjevideo:
Space "mikser"
Forskere har laget en datamodell av slike "stjernemegasiteter", som tillot dem å skyve dem mot hverandre og andre gjenstander, samt endre forholdet mellom massen av synlig og mørk materie, samt deres fordeling i galakser.
Disse beregningene viste uventet at oppførselen til sentrale sorte hull i slike galakser, samt frekvensen av deres sammenslåing, vil sterkt avhenge av tilstedeværelsen av mørkt materiale og en av dens spesifikke egenskaper - hvor mye dens tetthet er forskjellig i utkanten og sentrum av disse dvergene.
Det viste seg at sorte hull kunne nærme seg hverandre, danne nære par og bare smelte sammen i de tilfellene hvis mørk materie ble distribuert ekstremt ujevnt over slike galakser. Følgelig kan det å observere hyppigheten av deres sammenslåing fortelle oss hvordan mørk materie distribueres i hele universet, og om den i prinsippet eksisterer.
Hvordan beregne slike "kosmiske ulykker"? Supermassive sorte hull som kretser kort vei fra hverandre, vil avgi gravitasjonsbølger med svært lav frekvens. De vil være usynlige for bakkebaserte teleskoper, men godt synlige for det gravitasjonsobservatoriet LISA som kretser, og konstruksjonen av dem vil begynne i andre halvdel av 2020.
Det er et sett med tre satellitter som må spore svingningene i romtid og observere hvordan gravitasjonsbølger avbøyer banen til laserstråler som forbinder alle de tre LISA-enhetene.
Meyer og kollegene hans håper at observasjoner med LISA vil hjelpe forskere til å bekrefte eksistensen av mørk materie, og hvilke teorier som beskriver strukturen, kommer nærmere løsningen på mysteriene i universets liv.
