A törpe galaxisok és a keringő gravitációs obszervatórium LISA egyesülésének megfigyelései segítenek a csillagászoknak megérteni, hogy létezik-e nehéz sötét anyag és milyen tulajdonságokkal rendelkezik. Az elméleti fizikusok cikkét Asztrofizikai folyóiratokban tették közzé.
„Megmutattuk, hogy a törpe galaxisok és a központjaikban lévő fekete lyukak egyesülésének gyakorisága közvetlenül attól függ, hogy mennyi sötét anyag van bennük. Ma az elméleti szakemberek úgy vélik, hogy soknak kell lennie, ezért sokáig gyanítottuk, hogy ez hatással lesz kozmológiai tulajdonságaikra - mondta Lucio Mayer a zürichi egyetemről (Svájc).
A mindenség szálai
Sokáig a tudósok úgy vélték, hogy az Univerzum abból az anyagból áll, amelyet látunk, és amely minden csillag, fekete lyuk, köd, porcsomó és bolygó alapját képezi. De a közeli galaxisokban a csillagok sebességének első megfigyelései azt mutatták, hogy a külterületen lévő csillagok lehetetlen nagy sebességgel mozognak, körülbelül tízszer nagyobbak, mint az összes csillag tömegén alapuló számítások.
Ennek oka a mai tudósok szerint az úgynevezett sötét anyag volt - egy titokzatos anyag, amely az Univerzum anyagtömegének körülbelül 75% -át teszi ki. Általában minden galaxisnak körülbelül nyolc-tízszer több a sötét anyaga, mint látható unokatestvérének, és ez a sötét anyag a helyén tartja a csillagokat, és megakadályozza azok szétszóródását.
A Sötét anyag nyomainak sikertelen keresése a Földön, amint Meyer megjegyzi, sok tudóst kétségbe von, hogy létezik-e elvben, vagy hogy túl nehéz és "hideg" részecskékből - "WIMP-ekből" áll-e össze, amelyek a látható fürtök vonzásán kívül más módon nem nyilvánulnak meg ügy.
Mayer és kollégái azon töprengtek, hol és hogyan lehet megtalálni a sötét anyag ezen formájának legmegbízhatóbb nyomait. Figyelmüket olyan tárgyakra hívták fel, amelyeknek a hagyományos kozmológiai elméletek szerint szinte teljes egészében ebből az anyagból kell állniuk - a legsötétebb törpe galaxisokból.
Promóciós videó:
Space "mixer"
A tudósok létrehoztak egy ilyen "csillagmegavárosok" számítógépes modelljét, amely lehetővé tette számukra, hogy egymáshoz és más tárgyakhoz nyomják őket, valamint megváltoztassák a látható és a sötét anyag tömegének arányát, valamint a galaxisokban való eloszlásukat.
Ezek a számítások váratlanul azt mutatták, hogy az ilyen galaxisokban a központi fekete lyukak viselkedése, valamint egyesülésük gyakorisága erősen függ a sötét anyag jelenlététől és annak egyik sajátos tulajdonságától - mennyire különbözik sűrűsége e törpék külterületén és középpontjában.
Kiderült, hogy a fekete lyukak csak akkor tudnak egymáshoz közeledni, szoros párokat alkotni és egyesülni, ha a sötét anyag rendkívül egyenetlenül oszlik el az ilyen galaxisokban. Ennek megfelelően az egyesülésük gyakoriságának megfigyelése megmondhatja, hogy a sötét anyag hogyan oszlik el az Univerzumban, és létezik-e elvben.
Hogyan lehet kiszámítani az ilyen "kozmikus baleseteket"? A rövid távolságra keringő szupermasszív fekete lyukak nagyon alacsony frekvenciájú gravitációs hullámokat bocsátanak ki. Láthatatlanok lesznek a földi teleszkópok számára, de jól láthatók a keringő gravitációs obszervatórium LISA számára, amelynek építése 2020 második felében kezdődik.
Három műholdból áll, amelyeknek nyomon kell követniük a tér-idő ingadozásait, megfigyelve, hogy a gravitációs hullámok eltérítik-e a mind a három LISA eszközt összekötő lézersugarak útját.
Meyer és munkatársai remélik, hogy a LISA-val végzett megfigyelések segítenek a tudósoknak megerősíteni a sötét anyag létezését, és a szerkezetét leíró elméletek közelebb kerülnek a világegyetem életének rejtelmeihez.