Universums största gömställe
Ungefär 85 procent av all materia i kosmos syns inte. Den varken lyser, reflekterar ljus eller låter sig mätas direkt. Ändå vet vi att den finns – för gravitationen avslöjar den. Den drar i galaxer och påverkar hur universum växer. Fysikerna kallar den mörk materia, och den har länge varit en av de svåraste gåtorna i vetenskapen.
Vi vet hur den beter sig. Men vi vet inte vad den är.
Svarta hål som detektorer
Nu kanske de mest extrema objekten i rymden kan hjälpa oss att lösa mysteriet. En forskargrupp från MIT och flera europeiska universitet har visat hur svarta hål som krockar kan lämna spår av mörk materia i de gravitationsvågor de sänder ut.
När två svarta hål snurrar runt varandra och krockar, skapas krusningar i rumtiden. De fångas upp av känsliga instrument som LIGO, Virgo och KAGRA. Men om svarta hålen passerat genom en tät moln av mörk materia kan den påverka vågornas mönster. Det är som att en extra kraft påverkar hur de rör sig.
Superradiance – ett naturligt förstärkare
Mörk materia kan bestå av extremt lätta partiklar som beter sig som vågor. När dessa vågor kommer nära ett snabbt roterande svart hål kan de dra energi från hålets rotation. Det gör dem täta och starka – en effekt som kallas superradiance.
Resultatet är en osynlig moln runt det svarta hålet. Om två sådana hål sedan krockar kan den täta mörka materien lämna ett tydligt fingeravtryck i de gravitationsvågorna de skapar.
Datormodeller och verkliga signaler
Forskarna byggde detaljerade simulerningar av krockar mellan svarta hål. De jämförde resultaten med 28 starka signaler som redan har fångats upp av gravitationsvågobservatorierna.
Tjugosju av signalerna såg ut precis som man förväntar sig av krockar i tom rymd. Men en signal – GW190728 – stack ut. Den kom den 28 juli 2019 från två svarta hål som krockade. Enligt analysen ser den ut att ha bildats i närvaro av en täta moln av mörk materia.
En ledtråd, inte ett svar
Forskarna är försiktiga. Det är inte bevis. Men det är en tydlig signal som förtjänar mer granskning. De planerar att titta på nya observationer och testa om samma mönster dyker upp igen.
En ny väg att söka
Denna metod är annorlunda. Istället för att jaga mörk materia direkt, letar forskarna efter hur den påverkar något vi redan kan mäta – gravitationsvågor. Svarta hål verkar kunna samla mörk materia i täta moln, så att vi kanske äntligen kan se spåren av den.
Det är fortfarande början. Men med varje ny signal kan vi lära oss mer om hur mörk materia beter sig och hur den sprids i rymden.