LIGO könnte dunkle Materie bei einem Unfall entdeckt haben

Als Wissenschaftler am Laser-Interferometer-Gravitationswellen-Observatorium (LIGO) im Februar Gravitationswellen entdeckten, war dies das Ende einer jahrhundertelangen Suche nach etwas, das die Physiker wussten, konnte es aber nicht ganz genau bestimmen.

Vielleicht stießen wir mit dieser Entdeckung auf ein seltenes Juwel und töteten versehentlich zwei 100 Jahre alte Vögel mit einer Klappe. Eine neue Arbeit, die von Physikern an der Johns Hopkins University geschrieben und in veröffentlicht wurde Physische Übersichtsbriefe untersucht, ob die Fusion von Schwarzen Löchern, die Gravitationswellen erzeugte und von LIGO beobachtet wurde, auch ein Signal enthielt, das die Existenz von Dunkler Materie bestätigt.

Dunkle Materie, die erstmals 1922 angenommen wurde, macht 85 Prozent aller Materie im Universum aus. Im Gegensatz zu gewöhnlicher Materie war es Wissenschaftlern jedoch nie möglich, sie zu beobachten und zu messen. Wir wissen, dass es existiert, weil wir im Universum seltsame Dinge gesehen haben, die nur das Ergebnis einer massiven Anhäufung von Materie sein könnten, die einen Gravitationseffekt erzeugt. Leider bleibt es verborgen - und Wissenschaftler haben praktisch ein Jahrhundert damit verbracht, es erfolglos zu suchen.

Bereits im Februar nutzten die Wissenschaftler ein Paar Interferometer, um die extrem schwachen Signale - Chirps - zu beobachten, die von Gravitationswellen herrühren (im Wesentlichen Wellen in der Raumzeit, die durch Ereignisse mit hoher Energie erzeugt werden). In diesem Fall waren es zwei Schwarze Löcher - jedes etwa 30 Mal so groß wie unsere Sonne - und 1,3 Milliarden Lichtjahre von der Erde ineinanderstoßen. Diese Kollision löste Energie von 5,3 × 10 ^ 47 Joule aus.

Das JHU-Forscherteam begann sich zu fragen, ob das LIGO-Signal auch etwas mehr enthielt - etwas, das mit dunkler Materie zusammenhängt. Die gesamte Untersuchung konzentriert sich auf etwas, das als primordiale Schwarze Löcher (PBHs) bezeichnet wird - eine hypothetische, erste von Stephen Hawking 1971, die darauf hinweist, dass das frühe Universum aus mehreren verschiedenen dichten Regionen bestand, die mit den rohen kosmischen Materialien bestückt waren, aus denen Sternkörper bestehen. Während normale schwarze Löcher das Ergebnis zusammengebrochener Sterne sind, waren PBHs diese Regionen, die auf sich selbst einstürzten. Frühere Sterne hätten sich daher in der Nähe dieser PBHs gebildet, die klein genug sind, um sich häufig um den galaktischen Halo herum zu stützen - den Teil einer Galaxie, in der vermutlich dunkle Materie existiert.

Obwohl die Vorstellung, dass PBHs wirklich draußen sind, in den letzten zehn Jahren einen Tauchgang erlebt hat, denken einige Physiker immer noch, dass sie möglich sein könnten. Das JHU-Team bietet nicht unbedingt einen positiven Beweis dafür, dass das LIGO-Signal dunkle Materie veranschaulicht. Sie schlussfolgern daraus, dass die Messungen die Vorstellung einer erwarteten Rate für die Zusammenführung von PBHs in einem galaktischen Halo nicht ausschließen.

„Die Unterscheidung, ob ein einzelnes Ereignis Gravitationswelle oder auch nur eine bestimmte Population von Ereignissen aus PBH dunkler Materie stammt, oder eher traditionelle astrophysikalische Quellen, wird entmutigend sein. Dennoch gibt es einige Perspektiven. Am häufigsten werden PBH-Fusionen eher wie kleine Halos dunkle Materie verteilt und sind daher weniger wahrscheinlich in oder in der Nähe von leuchtenden Galaxien zu finden als Schwarze-Loch -Fusionen aus traditionelleren astrophysikalischen Quellen. “

Mit anderen Worten, wir können noch nicht schließen, dass das LIGO-Signal war nicht verursacht durch ein PBH mit dunkler Materie. Das JHU-Team schlägt vor, Studien zu astrophysikalischen Massen in galaktischen Halos zu konzentrieren, die nicht eindeutig mit bekannten Quellen verknüpft werden können.

Eines ist sicher: Die Suche nach dunkler Materie ist jetzt etwas seltsamer geworden.