LIGO had misschien Dark Matter on Accident ontdekt

Toen wetenschappers van de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) in februari zwaartekrachtgolven ontdekten, betekende dit het einde van een eeuwenlange zoektocht naar iets waarvan natuurkundigen wisten dat ze bestonden, maar niet helemaal vastpinnen en identificeren.

Misschien stuitten we op een zeldzame edelsteen met die ontdekking en doodden per ongeluk twee 100-jaar oude vogels in één klap. Een nieuw artikel geschreven door fysici aan de Johns Hopkins University en gepubliceerd in Physical Review Letters onderzoekt of de samensmelting van zwart gat die zwaartekrachtgolven produceerde en door LIGO werd waargenomen, ook een signaal bevatte dat het bestaan ​​van donkere materie bevestigt.

Donkere materie, die in 1922 als eerste werd verondersteld, vormt 85 procent van alle materie in het universum. Maar in tegenstelling tot gewone materie, hebben wetenschappers het nooit kunnen waarnemen en meten. We weten dat het bestaat, omdat we een aantal vreemde dingen in het universum hebben gezien die alleen het gevolg kunnen zijn van een massale accumulatie van materie die een zwaartekrachteffect creëert. Helaas blijft het verborgen - en wetenschappers hebben praktisch een eeuw besteed aan het nutteloos zoeken ervan.

In februari gebruikten wetenschappers een paar interferometers om de extreem zwakke signalen - piepjes - te observeren die het gevolg zijn van zwaartekrachtgolven (in hoofdzaak rimpelingen in de ruimtetijd veroorzaakt door gebeurtenissen met hoge energie). In dit geval botsten er twee zwarte gaten - elk ongeveer 30 keer zo zwaar als onze zon - tegen elkaar op 1,3 miljard lichtjaar van de aarde. Die botsing bracht 5,3 × 10 ^ 47 joules in energie vrij.

Het JHU-onderzoeksteam begon zich af te vragen of het LIGO-signaal ook iets meer bevatte - iets met betrekking tot donkere materie. Het hele onderzoek concentreert zich op iets dat oerzwarte gaten (PBH's) wordt genoemd - een hypothetische eerste pitching door Stephen Hawking in 1971 die suggereert dat het vroege universum was samengesteld uit verschillende dichte gebieden bezaaid met de rauwe kosmische materialen waaruit stellaire lichamen bestaan. Terwijl normale zwarte gaten het gevolg zijn van ingestorte sterren, waren PBH's deze regio's die instortten op zichzelf. Aldus zouden vroege sterren zich dicht bij deze PBH's hebben gevormd, die klein genoeg zijn om vaak rond de galactische halo te steunen - het deel van een melkweg waar donkere materie voornamelijk bestaat.

Hoewel het idee dat PBH's er echt zijn, het afgelopen decennium een ​​duik heeft genomen, denken sommige natuurkundigen nog steeds dat ze mogelijk zijn. Het JHU-team biedt niet noodzakelijk een bevestigend bewijs dat het LIGO-signaal donkere materie illustreert; in plaats daarvan concluderen ze dat de metingen het begrip van een verwachte snelheid voor het samenvoegen van PBH's binnen een galactische halo niet uitsluiten.

"Onderscheid maken of een individuele zwaartekrachtsgolf gebeurtenis, of zelfs een populatie van gebeurtenissen, van PBH donkere materie of meer traditionele astrofysische bronnen is, zal ontmoedigend zijn. Toch zijn er enkele vooruitzichten. Het meest blijkbaar zullen PBH-fusies meer worden verdeeld als kleinschalige donkere materie halo's en zijn ze dus minder waarschijnlijk te vinden in of nabij lichtgevende sterrenstelsels dan zwart gat fusies van meer traditionele astrofysische bronnen."

Met andere woorden, we kunnen nog niet concluderen dat het LIGO-signaal was niet veroorzaakt door een PBH geassocieerd met donkere materie. Het JHU-team suggereert focusserende studies naar astrofysische massa's in galactische halo's die niet afdoende kunnen worden gekoppeld aan bekende bronnen.

Eén ding is zeker: de zoektocht naar donkere materie werd gewoon vreemder.