Pozorovania fúzií trpasličích galaxií s orbitálnym gravitačným observatóriom LISA pomôžu astronómom pochopiť, či existuje ťažká tmavá hmota a aké má vlastnosti. Článok teoretických fyzikov bol uverejnený v listoch časopisu Astrophysical.
"Ukázali sme, že frekvencia fúzií medzi trpasličími galaxiami a čiernymi dierami v ich stredoch bude priamo závisieť od toho, koľko tmavej hmoty sa v nich nachádza." Dnes sa teoretici domnievajú, že by ich malo byť veľa, a preto sme dlho tušili, že to ovplyvní ich kozmologické vlastnosti, “uviedol Lucio Mayer z univerzity v Zürichu (Švajčiarsko).
Nitky vesmíru
Vedci dlho verili, že vesmír sa skladá z hmoty, ktorú vidíme a ktorá tvorí základ všetkých hviezd, čiernych dier, hmlovín, prachových zhlukov a planét. Prvé pozorovania rýchlosti hviezd v blízkych galaxiách ale ukázali, že hviezdy na okraji sa pohybujú neuveriteľne vysokou rýchlosťou, asi desaťkrát vyššou, ako ukazujú výpočty založené na hmotnosti všetkých hviezd.
Dôvodom podľa dnešných vedcov bola takzvaná temná hmota - záhadná látka, ktorá predstavuje asi 75% hmotnosti hmoty vo vesmíre. Typicky každá galaxia obsahuje asi osem až desaťkrát viac tmavej hmoty ako jej viditeľný bratranec a táto tmavá hmota drží hviezdy na svojom mieste a zabraňuje ich rozptylu.
Neúspešné hľadanie stôp tmavej hmoty na Zemi, ako poznamenáva Meyer, vedie mnohých vedcov k pochybnostiam o tom, že v zásade existuje, alebo že je zložené z veľmi ťažkých a „studených“častíc - „WIMP“, ktoré sa nijako inak neprejavujú okrem priťahovania viditeľných zhlukov. na čom záleží.
Mayer a jeho kolegovia premýšľali, kde a ako možno nájsť najspoľahlivejšie stopy tejto formy temnej hmoty. Ich pozornosť sa upriamila na objekty, o ktorých predpovedajú konvenčné kozmologické teórie, že by sa mali skladať takmer výlučne z tejto látky - najtemnejšie trpasličie galaxie.
Propagačné video:
Vesmírny „mixér“
Vedci vytvorili počítačový model takýchto „hviezdnych megacities“, ktorý im umožnil tlačiť ich proti sebe a iným objektom, ako aj meniť pomer hmotnosti viditeľnej a tmavej hmoty, ako aj ich distribúciu v galaxiách.
Tieto výpočty neočakávane ukázali, že správanie centrálnych čiernych dier v takýchto galaxiách, ako aj frekvencia ich zlučovania budú silne závisieť od prítomnosti tmavej hmoty a jednej z jej špecifických vlastností - do akej miery sa jej hustota líši na okraji a v strede týchto trpaslíkov.
Ukázalo sa, že čierne diery sa k sebe mohli priblížiť, vytvárať blízke páry a zlúčiť sa iba v tých prípadoch, ak bola tmavá hmota distribuovaná extrémne nerovnomerne v týchto galaxiách. Podľa toho nám sledovanie frekvencie ich zlučovania môže povedať, ako je temná hmota distribuovaná vo vesmíre a či v zásade existuje.
Ako vypočítať takéto „vesmírne nehody“? Supermasívne čierne diery obiehajúce na krátku vzdialenosť od seba budú vyžarovať gravitačné vlny veľmi nízkych frekvencií. Budú neviditeľné pre pozemské ďalekohľady, ale dobre ich uvidí orbitálne gravitačné observatórium LISA, ktorého výstavba sa začne v druhej polovici roku 2020.
Je to sada troch satelitov, ktoré musia sledovať výkyvy v časopriestore a sledovať, ako gravitačné vlny odkláňajú dráhu laserových lúčov spájajúcich všetky tri prístroje LISA.
Meyer a jeho kolegovia dúfajú, že pozorovania pomocou LISA pomôžu vedcom potvrdiť existenciu temnej hmoty a ktoré teórie popisujúce jej štruktúru sa priblížia k riešeniu záhad života vesmíru.