Observationer av sammanslagningar av dvärggalaxer med det kretsande gravitationella observatoriet LISA hjälper astronomer att förstå om det finns tung mörk materia och vilka egenskaper den har. Artikeln av teoretiska fysiker publicerades i astrofysiska tidskriftsbrev.
”Vi har visat att frekvensen av sammanslagningar mellan dvärggalaxer och svarta hål i deras centrum kommer direkt att bero på hur mycket mörk materia som finns i dem. Idag tror teoretiker att det borde finnas mycket av det, varför vi länge misstänkte att det skulle påverka deras kosmologiska egenskaper, säger Lucio Mayer från Zürichs universitet (Schweiz).
Trådarna i universum
Under lång tid trodde forskare att universum består av den materia som vi ser och som utgör grunden för alla stjärnor, svarta hål, nebulosor, dammkluster och planeter. Men de första observationerna av stjärnhastigheten i närliggande galaxer visade att stjärnorna i utkanten rör sig med en omöjligt hög hastighet, ungefär tio gånger högre än beräkningar baserade på massorna av alla stjärnorna visade.
Anledningen till detta, enligt forskare idag, var den så kallade mörka materien - en mystisk substans, som står för cirka 75% av massans massa i universum. Vanligtvis har varje galax ungefär åtta till tio gånger mer mörk materia än sin synliga kusin, och denna mörka materia håller stjärnorna på plats och hindrar dem från att spridas.
Misslyckade sökningar efter spår av mörk materia på jorden, som Meyer konstaterar, får många forskare att tvivla på att den i princip existerar eller att den består av superhåriga och "kalla" partiklar - "WIMPs" som inte manifesterar sig på något annat sätt än att locka till sig synliga kluster. materia.
Mayer och hans kollegor funderade över var och hur de mest "pålitliga" spåren av denna form av mörk materia kunde hittas. Deras uppmärksamhet uppmärksammades på föremål som konventionella kosmologiska teorier förutsäger att de nästan helt ska bestå av detta ämne - de svagaste dvärggalaxerna.
Kampanjvideo:
Space "mixer"
Forskare har skapat en datormodell av sådana "stjärna megastäder", som gjorde det möjligt för dem att skjuta dem mot varandra och andra föremål, samt ändra förhållandet mellan massan av synlig och mörk materia, liksom deras fördelning i galaxer.
Dessa beräkningar visade oväntat att beteendet hos centrala svarta hål i sådana galaxer, liksom frekvensen av deras sammanslagning, kommer starkt att bero på närvaron av mörk materia och en av dess specifika egenskaper - hur mycket densiteten skiljer sig i utkanten och centrum av dessa dvärgar.
Det visade sig att svarta hål kunde närma sig varandra, bilda nära par och smälta endast i de fall om mörk materia fördelades extremt ojämnt över sådana galaxer. Följaktligen kan observera frekvensen av deras sammanslagning berätta för oss hur mörk materia fördelas över universum och om den finns i princip.
Hur man beräknar sådana "kosmiska olyckor"? Supermassiva svarta hål som kretsar en kort bit från varandra kommer att avge gravitationella vågor med mycket låg frekvens. De kommer att vara osynliga för markbaserade teleskop, men väl synliga för det kretsande gravitationella observatoriet LISA, vars konstruktion börjar under andra halvåret 2020.
Det är en uppsättning av tre satelliter som måste spåra fluktuationerna i rymdtid och observera hur gravitationella vågor avböjer vägen för laserstrålar som ansluter alla tre LISA-enheter.
Meyer och hans kollegor hoppas att observationer med LISA kommer att hjälpa forskare att bekräfta förekomsten av mörk materia och vilka teorier som beskriver dess struktur kommer närmare att lösa mysterierna i universums liv.
