Observațiile fuziunilor galaxiilor pitice cu observatorul gravitațional orbitant LISA îi vor ajuta pe astronomi să înțeleagă dacă există materie întunecată grea și ce proprietăți are. Articolul fizicienilor teoretici a fost publicat în scrisori de revistă Astrophysical.
„Am arătat că frecvența fuziunilor dintre galaxiile pitice și găurile negre din centrele lor va depinde în mod direct de câtă materie întunecată este prezentă în interiorul lor. Astăzi, teoreticienii cred că ar trebui să existe o mulțime de lucruri, motiv pentru care am bănuit mult timp că le va afecta proprietățile cosmologice”, a declarat Lucio Mayer de la Universitatea din Zurich (Elveția).
Firele universului
Multă vreme, oamenii de știință au crezut că Universul constă în materia pe care o vedem și care stă la baza tuturor stelelor, găurilor negre, nebuloaselor, grupurilor de praf și planetelor. Dar primele observații ale vitezei stelelor din galaxiile din apropiere au arătat că stelele de la periferie se mișcă cu o viteză imposibil de mare, de aproximativ zece ori mai mare decât au arătat calculele bazate pe masele tuturor stelelor.
Motivul pentru aceasta, potrivit oamenilor de știință de astăzi, a fost așa-numita materie întunecată - o substanță misterioasă, care reprezintă aproximativ 75% din masa materiei din Univers. De obicei, fiecare galaxie conține aproximativ opt până la zece ori mai multă materie întunecată decât verișoara sa vizibilă, iar această materie întunecată ține stelele la locul lor și le împiedică să se împrăștie.
Căutările nereușite de urme de materie întunecată pe Pământ, așa cum remarcă Mayer, îi fac pe mulți oameni de știință să se îndoiască că există în principiu sau că este compus din particule supraîncărcate și „reci” - „WIMP” care nu se manifestă în alt mod decât să atragă grupuri vizibile. contează.
Mayer și colegii săi s-au gândit unde și cum ar putea fi găsite cele mai „fiabile” urme ale acestei forme de materie întunecată. Atenția lor a fost atrasă de obiecte despre care teoriile cosmologice convenționale prezic că ar trebui să fie compuse aproape în totalitate din această substanță - cele mai slabe galaxii pitice.
Video promotional:
Spațiu "mixer"
Oamenii de știință au creat un model computerizat al unor astfel de „megalopole stelare”, care le-a permis să-i împingă unul împotriva celuilalt și altor obiecte, precum și să schimbe raportul dintre masa materiei vizibile și întunecate, precum și distribuția lor în galaxii.
Aceste calcule au arătat în mod neașteptat că comportamentul găurilor negre centrale din astfel de galaxii, precum și frecvența fuzionării lor, vor depinde puternic de prezența materiei întunecate și de una dintre proprietățile sale specifice - cât de multă densitate diferă la periferia și centrele acestor pitici.
S-a dovedit că găurile negre se pot apropia una de cealaltă, pot forma perechi strânse și se pot contopi numai în acele cazuri, dacă materia întunecată a fost distribuită extrem de inegal între astfel de galaxii. În consecință, observarea frecvenței fuziunii lor ne poate spune cum este distribuită materia întunecată în tot Universul și dacă aceasta există în principiu.
Cum se calculează astfel de "accidente cosmice"? Găurile negre supermasive care orbitează la mică distanță vor emite unde gravitaționale cu frecvență foarte joasă. Ele vor fi invizibile pentru telescoapele de la sol, dar bine vizibile pentru observatorul gravitațional orbitant LISA, a cărui construcție va începe în a doua jumătate a anului 2020.
Este un set de trei sateliți care trebuie să urmărească fluctuațiile spațiu-timp, observând modul în care undele gravitaționale deviază calea razelor laser care leagă toate cele trei dispozitive LISA.
Meyer și colegii săi speră că observațiile cu LISA îi vor ajuta pe oamenii de știință să confirme existența materiei întunecate și că teoriile care descriu structura acesteia se apropie mai mult de rezolvarea misterelor vieții universului.
