Tamsioji materija sudaro apie penkis šeštadalius visos materijos Visatoje; ji telkiasi į halus, kuriuose formuojasi galaktikos ir spiečiai, lemia galaktikų sukimąsi ir gravitacinio lęšiavimo signalus, struktūrų formavimąsi.
Asociatyvi „Pixabay“ nuotr.
Bent jau taip teigia standartinis kosmologinis modelis. Viena problema – kol kas tamsiosios materijos tiesiogiai aptikti nepavyko.
Taigi nežinome, iš ko ji susideda (ir ar apskritai egzistuoja). Teorinių modelių esama įvairių – nuo mažyčių dalelių aksionų, iki masyvesnių WIMPų, iki dar masyvesnių pirmykščių juodųjų skylių.
Skirtingi modeliai prognozuoja šiek tiek skirtingas dalelių savybes: pavyzdžiui, kai kurios iš jų sąveikauja tarpusavyje ir gali formuoti įvairius junginius, kai kurios šiek tiek sąveikauja su įprasta medžiaga ne tik gravitaciškai, ir taip toliau.
Dabar mokslininkai sugalvojo metodą, kaip remiantis gravitacinių bangų stebėjimais galima būtų patikrinti kai kurių teorinių modelių apie sąveikaujančią tamsiąją materiją prognozes. Šie modeliai prognozuoja, kad tamsiosios materijos dalelės gali susikaupti neutroninių žvaigždžių centruose.
Sąveikaudamos tarpusavyje, jos susitelkia į tokį tankų gumulą, kad virsta juodąja skyle. Laikui bėgant, ši suvalgo visą neutroninę žvaigždę – taip atsiranda juodoji skylė, kurios masė neviršija 2,5 Saulės masės.
Tai gana neįprastas objektas, nes masyvių žvaigždžių mirtys turėtų sukurti tik masyvesnes nei trys Saulės masės juodąsias skyles.
Pamatyti juodąsias skyles praktiškai neįmanoma, tačiau aptikti dviejų tokių objektų susijungimo gravitacines bangas – įmanoma ir pavyksta.
Gravitacinių bangų signale užrašyta tiek besijungiančių kūnų masės, tiek tipo informacija. Jei detektorių duomenyse būtų aptikta mažesnių nei pustrečios Saulės masės juodųjų skylių, tai rodytų, kad tarpusavyje sąveikaujanti tamsioji materija egzistuoja.
O tai, kiek šių objektų bus aptikta, leis apskaičiuoti sąveikos stiprumą. Jau dabar turimi duomenys leidžia apibrėžti tam tikras viršutines ribas – jei sąveika būtų už jas stipresnė, jau būtume aptikę tokių mažų juodųjų skylių.
Iki dešimtmečio pabaigos LIGO detektoriumi surinkti duomenys leis patikrinti tamsiosios materijos dalelių savybes geriau, nei bet koks šiandieninis eksperimentas.
Ypač naudinga tai, kad šiam metodui nekliudo „neutrinų grindys“ – elementariųjų dalelių neutrinų keliamas triukšmas detektoriuose, užgožiantis galimų labai masyvių dalelių signalą.
Tyrimo rezultatai publikuojami „Physical Review Letters“.
