Universul joacă de-a v-ați ascunselea
Aproape 85% din materia care există în Univers nu poate fi văzută. Nu o atingem, nu o fotografiem, nu o detectăm cu niciun instrument obișnuit. Totuși, gravitația ei ne arată că e acolo. Fizicienii o numesc materie întunecată și încearcă de zeci de ani să-i afle natura.
E ca și cum ai găsi urme de noroi pe podea, dar nu ai reuși niciodată să vezi cine le-a lăsat.
O metodă nouă de investigație
Black hole-urile ar putea să ne ajute. Când două astfel de obiecte extreme se apropie și se ciocnesc, ele produc unde gravitaționale. Aceste unde se propagă prin spațiu-timp, la fel cum se răspândesc valurile după ce arunci o piatră în apă.
Dacă înainte de ciocnire cele două black hole-uri au trecut prin nori de materie întunecată, acești nori ar putea modifica undele gravitaționale. Semnătura lăsată de materie ar putea fi citită mai târziu, exact cum se potrivește un tipar pe o urmă.
Superradianța
Există un fenomen numit superradianță. Materia întunecată, dacă are forma unor particule foarte ușoare, se comportă ca undele. Când aceste unde ajung la o black hole care se rotește rapid, energia din rotație trece în undele de materie întunecată. Acestea se concentrează și formează un nor dens în jurul obiectului.
Norul respectiv poate schimba modul în care arată undele gravitaționale produse la ciocnire. El lasă o amprentă specifică.
Simulări și comparații cu datele reale
Cercetătorii de la MIT și din universități europene au creat simulări detașate ale coliziunilor. Au variat masa black hole-urilor, cantitatea de materie întunecată și densitatea ei. Au apoi căutat tiparele simulate în înregistrările reale de la LIGO, Virgo și KAGRA.
Au analizat 28 de semnale puternice. În 27 de cazuri, totul a pasat cu modelul obișnuit – coliziuni în spațiu gol. Dar GW190728, detectat în iulie 2019, nu a pasat. Semnalul pare să corespundă cu ipoteza că cele două black hole-uri s-au întâlnit în prezența unei cantități dense de materie întunecată.
Ce înseamnă semnalul
Nu e o confirmare. E doar un indiciu. Cercetătorii spun că trebuie să fie verificați mai mulți semnale similare și să fie rulete independent verificări.
Noua perspectivă
Această metodă e diferită de încercările anterioare. În loc să caute materia întunecată direct, oamenii de știință observă efectele ei asupra lucrurilor pe care le putem măsura – undele gravitaționale. Black hole-urile acționează aici ca un fel de concentratoare naturale care pot amplifica densitatea materiei și astfel pot facilita detectarea.
Ce urmează
Acum că modelul e dezvoltat, va fi folosit pe toate datele viitoare. Fiecare semnal nou va arăta dacă materia întunecată apare în anumite regiuni ale Universului sau dacă apare în densități specifice.
De ce merită urmărit
Ne aflăm într-o etapă în care putem măsura vibrații ale spațiu-timpului mai mici decât un proton. Și în această epoche, căutăm o substanță invizibilă care reprezintă cea 85% din materia totală a Universului. Această căsuche este una dintre cele mai interesante direcții actuale în fizică.
Materie întunecată nu va mai fi mult timp un secret. Și gravitaționala unde ar putea fi instrumentul care o va scoate la lumină.