Pozorovanie „chvenia“zlučovania čiernych dier pomôže vedcom zistiť, či existujú axióny, ultraľahké častice tmavej hmoty alebo iní kandidáti na úlohu „šiestej sily prírody“. K tomuto záveru dospeli astronómovia, ktorí uverejnili článok v časopise Physical Review D.
Vedci dlho verili, že vesmír pozostáva z hmoty, ktorú vidíme a ktorá tvorí základ všetkých hviezd, čiernych dier, hmlovín, prachových zhlukov a planét. Prvé pozorovania rýchlosti pohybu hviezd v blízkych galaxiách však ukázali, že hviezdy na ich okraji sa pohybujú v nich neuveriteľne vysokou rýchlosťou, ktorá bola asi 10-krát vyššia ako výpočty založené na množstvách všetkých hviezd v nich.
Dôvodom je podľa dnešných vedcov takzvaná temná hmota - záhadná látka, ktorá predstavuje asi 75% hmoty hmoty vo vesmíre. Každá galaxia má zvyčajne asi 8 až 10-krát viac temnej hmoty ako jej viditeľný bratranec a táto temná hmota drží hviezdy na svojom mieste a bráni ich rozptylu.
V súčasnosti sú takmer všetci vedci presvedčení o existencii temnej hmoty, ale jej vlastnosti, okrem jej zjavného gravitačného vplyvu na galaxie a zhluky galaxií, ostávajú záhadou a predmetom kontroverzie medzi astrofyzikmi a kozmológmi. Vedci dlho predpokladali, že je zložená z prehriatych a „studených“častíc - „wimpov“, ktoré sa nijakým spôsobom neprejavujú, s výnimkou prilákania viditeľných zhlukov hmoty.
Neúspešné hľadanie „WIMP“za posledné dve desaťročia viedlo mnohých teoretikov k presvedčeniu, že temná hmota môže byť v skutočnosti „ľahká a našuchorená“a pozostáva z tzv. Axiónov - ultraľahkých častíc podobných hmotou a vlastnosťami ako neutrína. Ich prvé pátranie tiež skončilo zbytočne, čo robí túto neviditeľnú látku ešte tajomnejšou.
Baumann a jeho kolegovia sformulovali vysoko neortodoxný spôsob, ako nájsť tieto častice štúdiom toho, čo sa deje v blízkosti dvojice rotujúcich čiernych dier, ktoré sa pripravujú na vzájomné spojenie.
Ako vedci poznamenali, ich pohyb bude mať zvláštny vplyv na štruktúru okolitého priestorového času, prispieva k objaveniu axiónov a iných ultraľahkých častíc a bráni ich vzájomnému zničeniu a samovybúraniu.
Výsledkom bude, že čierne diery budú obklopené určitým druhom „atmosféry“alebo „oblaku“axiónov, pretože vedci túto štruktúru nazývajú. Bude sa správať ako umelý atóm, spomaľovať ich pohyb, emitovať gravitačné vlny a osobitným spôsobom ovplyvňovať proces ich zlučovania.
Propagačné video:
Tento vplyv bude obzvlášť výrazný počas tzv. „Nervozity“- špeciálnej fázy života novonarodenej čiernej diery, keď odvádza prebytočnú rotačnú energiu vo forme gravitačných vĺn. V súčasnosti to nevyzerá ako perfektná guľa, ale ako pretiahnutá alebo roztiahnutá elipsa, ktorá postupne získava „normálny“tvar.
Ako ukazujú výpočty Baumanna a jeho kolegov, ak existujú axióny alebo iné svetelné častice, ich oblak náhle zmizne po zlúčení a na začiatku „chvenia“oslabí gravitačné vlny generované týmto procesom a zavedie do nich jedinečné deformácie.
Dajú sa takéto výkyvy nájsť? Podľa astrofyzikov nie je pravdepodobné, že by pozemské gravitačné teleskopy, ako sú LIGO a ViRGO, nedokázali tento problém vyriešiť, pretože by si vyžadovali nájdenie dvoch čiernych dier v Mliečnej dráhe, ktoré sú veľmi blízko k zlúčeniu. To je veľmi nepravdepodobné.
Na druhej strane, orbitálna observatória LISA, schopná sledovať supermasívne čierne diery v iných galaxiách, by mala byť schopná zvládnuť túto úlohu a nájsť stopy všetkých možných svetelných častíc.
Ak sa táto myšlienka ospravedlní, potom sa také páry čiernych dier, ako tvrdia vedci, stanú pre nás akýmsi „gravitačným kolízorom“, schopným skutočne hľadať „novú fyziku“nad rámec štandardného modelu.