Posmatranja gravitacionih talasa iz spajanja crnih rupa mogu otkriti nove uvide o tamnoj materiji, sugeriše nova studija međunarodnog tima predvođenog UCL-om.
Studija, predstavljena na Nacionalnom astronomskom sastanku 2023. u Kardifu i sada objavljena u časopisu Phisical Reviev D, koristila je kompjuterske simulacije za proučavanje proizvodnje signala gravitacionih talasa u simuliranim univerzumima sa različitim vrstama tamne materije.
Njihovi nalazi pokazuju da bi prebrojavanje broja događaja spajanja crnih rupa koje je otkrila sledeća generacija opservatorija moglo da nam kaže da li tamna materija stupa u interakciju sa drugim česticama ili ne i da stoga pomogne da se odredi od čega je napravljena.
Kosmolozi generalno smatraju tamnu materiju jednim od najvećih delova koji nedostaju u našem razumevanju kosmosa. Uprkos snažnim dokazima da tamna materija čini 85% sve materije u univerzumu, trenutno ne postoji konsenzus o njenoj osnovnoj prirodi. Ovo uključuje pitanja kao što su da li se čestice tamne materije mogu sudariti sa drugim česticama kao što su atomi ili neutrini, ili da li prolaze pravo kroz njih bez uticaja.
Način da se ovo testira je gledanjem kako se galaksije formiraju u gustim oblacima tamne materije zvanim oreoli. Ako se tamna materija sudari sa neutrinima, struktura tamne materije se raspršuje, što dovodi do formiranja manjeg broja galaksija.
Problem sa ovom metodom je što su sve galaksije koje nestanu veoma male i veoma udaljene od nas, tako da je teško videti da li su tu ili ne, čak i sa najboljim dostupnim teleskopima.
Umesto da direktno ciljaju na nestale galaksije, autori ove studije predlažu korišćenje gravitacionih talasa kao indirektne mere njihovog obilja. Njihove simulacije pokazuju da u modelima gde se tamna materija sudara sa drugim česticama, postoji znatno manje spajanja crnih rupa u udaljenom univerzumu.
Iako je ovaj efekat premali da bi se mogao videti trenutnim eksperimentima sa gravitacionim talasima, on će biti glavna meta za sledeću generaciju opservatorija koje se trenutno planiraju.
Autori se nadaju da će njihove metode pomoći da se stimulišu nove ideje za korišćenje podataka o gravitacionim talasima za istraživanje strukture univerzuma velikih razmera i da osvetle misterioznu prirodu tamne materije.
Dr Aleks Dženkins (UCL Phisics & Astronomi), jedan od vodećih autora studije, rekao je: „Gravitacioni talasi su moćno novo sredstvo za posmatranje udaljenog univerzuma. Sledeća generacija opservatorija će otkriti stotine hiljada crnih rupa spajanja svake godine, dajući nam uvid bez presedana u strukturu i evoluciju kosmosa.“
Koautor dr Sovnak Bose sa Univerziteta Durham rekao je: „Tamna materija ostaje jedna od trajnih misterija u našem razumevanju univerzuma. To znači da je posebno važno da nastavimo da identifikujemo nove načine za istraživanje modela tamne materije, kombinujući postojeće i nove sonde za testiranje predviđanja modela u potpunosti. Astronomija gravitacionih talasa nudi put za bolje razumevanje ne samo tamne materije, već uopšte formiranja i evolucije galaksija.“
