Ίσως εντοπίσαμε σκοτεινή ύλη το 2019, εντελώς τυχαία. Πρόκειται για μια δυνητικά ιστορική ανακάλυψη, που ίσως κρύβεται σε ήδη υπάρχοντα δεδομένα από βαρυτικά κύματα, δηλαδή κυματισμούς στον χωροχρόνο.
Μια ομάδα φυσικών από τις ΗΠΑ και την Ευρώπη προτείνουν πως όταν δύο μαύρες τρύπες συγκρούονται ενώ περιβάλλονται από ένα νέφος από σκοτεινή ύλη, τα βαρυτικά κύματα που φτάνουν σε όλο το σύμπαν, μεταφέρουν το αποτύπωμα αυτού του περιβάλλοντος, που είναι γεμάτο από σκοτεινή ύλη.
Στη συνέχεια εφάρμοσαν το μοντέλο τους σε δεκάδες ανιχνεύσεις βαρυτικών κυμάτων που έχουμε ήδη καταγράψει και μέσα σε αυτές βρήκαν μία που δείχνει πως ταιριάζει με την παραπάνω περιγραφή. Ακόμα βέβαια δεν έχει επιβεβαιωθεί πλήρως, όμως αν γίνει αυτό θα έχουμε έναν εντελώς νέο τρόπο να ανιχνεύσουμε τόσο βαρυτικά κύματα, όσο και σκοτεινή ύλη.
«Η χρήση μαύρων τρυπών για την αναζήτηση σκοτεινής ύλης θα ήταν φανταστική», λέει ο Rodrigo Vicente, φυσικός στο Πανεπιστήμιο του Άμστερνταμ. «Θα μπορούσαμε να διερευνήσουμε τη σκοτεινή ύλη σε κλίμακες πολύ μικρότερες από ποτέ».
Η αρχή έγινε το 1916, όταν ο Αϊνστάιν δημοσίευσε την γενική θεωρία της σχετικότητας, που περιγράφει την βαρύτητα σαν κάτι που προκαλεί την καμπυλότητα του χωροχρόνου. Χρειάστηκαν αρκετά χρόνια για να επιβεβαιωθούν οι προβλέψεις του Αϊνστάιν μέσω παρατηρήσεων, όμως μια μικρή λεπτομέρεια παρέμεινε μυστήριο για περίπου έναν αιώνα.
Σύμφωνα με τον Αϊνστάιν, η κίνηση αντικειμένων με τεράστια μάζα, όπως οι μαύρες τρύπες που συγκρούονται, δημιουργούν κυματισμούς στο χωροχρόνο, που ταξιδεύουν με την ταχύτητα του φωτός.
Το 2015, 99 χρόνια από τη γενική θεωρία της σχετικότητας, καταφέραμε να ανιχνεύσουμε άμεσα αυτά τα βαρυτικά κύματα και από τότε έχουμε καταφέρει να καταγράψουμε εκατοντάδες συμβάντα από τότε. Κάθε ένα συμβάν, έχει πληροφορίες για αυτό και όσα το προκάλεσαν, όπως οι μάζες των εμπλεκόμενων αντικειμένων, κάτι που μπορεί να αποκαλύψει την ταυτότητά τους.
Τις περισσότερες φορές οι ανιχνεύσεις προέρχονται από συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών ή ζεύγη αστέρων νετρονίων, που συγκρούονται. Άλλες θα μπορούσαν να υποδηλώνουν πιο εξωτικά αντικείμενα, που δεν έχουν αποδειχθεί ακόμα, όπως σκουληκότρυπες.
Για αυτό, οι επιστήμονες πίσω από τη νέα μελέτη αναρωτήθηκαν τι άλλες πληροφορίες μπορούν να κρύβονται στα βαρυτικά κύματα που ανιχνεύουμε. Συγκεκριμένα, θέλησαν να μελετήσουν αν υπάρχει λύση σε ένα μυστήριο που μας βασανίζει εδώ και δεκαετίες, την σκοτεινή ύλη. Πρόκειται για μια παράξενη ύλη ουσία, που δεν έχουμε καταφέρει να δούμε ακόμα, όμως τα μαθηματικά δείχνουν πως αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος του Σύμπαντος. Είναι ύλη που αλληλεπιδρά με τα πάντα γύρω της, μόνο μέσω της βαρυτικής της επιρροής και από εκεί έχουμε καταφέρει να ανιχνεύσουμε σημεία στο σύμπαν που έχουν μεγάλες ποσότητές της.
Σε ένα παλαιότερο μοντέλο περιγράφεται η σκοτεινή ύλη σαν μια μάζα από υπερελαφρά σωματίδια. Αυτά τα σωματίδια δημιουργούν ένα πεδίο και συμπεριφέρονται συλλογικά σαν κύμα σε ακραία περιβάλλοντα, όπως όταν είναι κοντά στην ακραία βαρύτητα των μαύρων τρυπών.
Γνωρίζουμε πως αυτά τα ακραία αντικείμενα, όπως οι αστέρες νετρονίων και οι μαύρες τρύπες, επηρεάζουν τον χωροχρόνο γύρω τους. Έτσι, είναι λογικό να υποθέσουμε πως επηρεάζει και τα νέφη σκοτεινής ύλης που τυχόν βρίσκονται γύρω τους.
Με τη σειρά τους, αυτά τα νέφη θα πρέπει να αλλάξουν τη δυναμική των δυαδικών μαύρων τρυπών καθώς συγκρούονται μεταξύ τους και αυτό θα πρέπει να αποτυπώσει συγκεκριμένες υπογραφές στα βαρυτικά κύματα που εκπέμπουν, λένε οι ερευνητές.
Έτσι, μοντελοποίησαν την επίδραση που θα έχει αυτό το φαινόμενο στα σήματα από τα βαρυτικά κύματα, μέχρι να φτάσουν στους ανιχνευτές μας στη Γη. Στη συνέχεια τα συνέκρινε τα δεδομένα από συγχωνεύσεις που συμβαίνουν σε ένα περιβάλλον χωρίς μεγάλο νέφος σκοτεινής ύλης.
Στη συνέχεια, εφάρμοσαν το μοντέλο τους σε 28 ανιχνεύσεις που έγιναν στο παρελθόν και καταγράφηκαν από το δίκτυο παρατηρητήριων βαρυτικών κυμάτων LVK:LIGO, το Virgo της Ιταλίας και το KAGRA της Ιαπωνίας. Από τις 28 ανιχνεύσεις, οι 27 εμφάνισαν μοτίβα που προέρχονται από περιβάλλοντα με κενό. Όμως ένα συμβάν ήταν αρκετά διαφορετικό. Πρόκειται για ένα που εντοπίστηκε τον Ιούλιο του 2019 και πήρε το όνομα GW190728. Σε αυτή την ανίχνευση βρέθηκε ένα ξεχωριστό μοτίβο, που είναι συμβατό με ένα ζεύγος μαύρων τρυπών που συγχωνεύονται, ενώ βρίσκονται μέσα σε ένα πυκνό νέφος σκοτεινής ύλης!
( Roy et al., Phys. Rev. Lett. , 2026 )
Είναι σίγουρα ένα ενδιαφέρον αποτέλεσμα, αλλά οι ερευνητές προειδοποιούν να μην καταλήξουν σε οποιαδήποτε ισχυρά συμπεράσματα προς το παρόν.
Τα πιο εντυπωσιακά χαρακτηριστικά του Android 17 θα είναι μόνο για τις δυνατότερες ναυαρχίδες
«Η στατιστική σημαντικότητα αυτού δεν είναι αρκετά υψηλή για να ισχυριστεί κανείς ότι ανιχνεύθηκε σκοτεινή ύλη και περαιτέρω έλεγχοι θα πρέπει να πραγματοποιηθούν από ανεξάρτητες ομάδες», λέει ο φυσικός Josu Aurrekoetxea από το MIT.
«Αυτό που πιστεύουμε ότι είναι σημαντικό να τονίσουμε είναι ότι χωρίς μοντέλα κυματομορφής όπως τα δικά μας, θα μπορούσαμε να ανιχνεύουμε συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών σε περιβάλλοντα σκοτεινής ύλης, αλλά να τις ταξινομούμε συστηματικά ως κάτι που έχει συμβεί στο κενό».
Το μυστήριο όμως παραμένει. Ακόμα δεν έχουμε ιδέα για το τι μορφή έχει η σκοτεινή ύλη και αν μπορεί όντως να σχηματίσει νέφη σαν αυτό που παρατηρούμε. Η σκοτεινή ύλη μπορεί να είναι πάρα πολλά πράγματα και μέχρι να μπορέσουμε να την βρούμε και να την μελετήσουμε, δε μπορούμε να έχουμε ασφαλή συμπεράσματα. Αυτό που βλέπουμε όμως, είναι η επίδραση που έχει στον χωροχρόνο, οπότε είναι δεδομένο πως κάτι υπάρχει εκεί. Όσο ανακαλύπτουμε περισσότερα για αυτή τη συμπεριφορά, τόσο πιο κοντά ερχόμαστε στην επίλυση του μεγάλου μυστηρίου.
Βέβαια, υπάρχει πάντα και η πιθανότητα να μην υπάρχει καν και τα μοντέλα μας για την βαρύτητα να χρειάζονται τροποποιήσεις, όμως τα στοιχεία υπέρ της είναι αρκετά μέχρι στιγμής. Έχουμε δει μέχρι και τη δημιουργία βαρυτικών φακών στο διάστημα, σε σημεία που δεν υπάρχει κάτι άλλο τριγύρω και αυτό σημαίνει πως υπάρχει κάτι εκεί που προκαλεί μεγάλη στρέβλωση του χωροχρόνου, λόγω της δυνατής βαρύτητας. Αυτό που είναι σίγουρο όμως, είναι πως θα χρειαστεί πολύ ακόμα δουλειά για να ρίξουμε φως στη σκοτεινή ύλη.
Η νέα μελέτη δημοσιεύθηκε στο Physical Review Letters.
Ακολουθήστε το Techmaniacs.gr στο Google News για να διαβάζετε πρώτοι όλα τα τεχνολογικά νέα. Ένας ακόμα τρόπος να μαθαίνετε τα πάντα πρώτοι είναι να προσθέσετε το Techmaniacs.gr στον RSS feeder σας χρησιμοποιώντας τον σύνδεσμο: https://techmaniacs.gr/feed/.
