Mustien reikien sulamisen "tärinän" havaitseminen auttaa tutkijoita selvittämään, onko aksioita, ultrakevyitä tumman aineen hiukkasia tai muita ehdokkaita "luonnon kuudennen voiman" rooliin. Tämän johtopäätöksen tekevät tähtitieteilijät, jotka julkaisivat artikkelin Physical Review D. -lehdessä
Pitkäksi aikaa tutkijat uskoivat, että maailmankaikkeus koostuu näkemästämme aineesta, joka muodostaa perustan kaikille tähtiille, mustille reikille, sumuille, pölyklustereille ja planeetoille. Mutta ensimmäiset havainnot tähtien liikkumisen nopeudesta läheisissä galakseissa osoittivat, että niiden laitamilla olevat tähdet liikkuvat niissä mahdottomasti suurella nopeudella, joka oli noin 10 kertaa suurempi kuin laskelmat, jotka perustuivat kaikkien niiden tähten massoihin.
Syynä tähän oli tutkijoiden mukaan tänään niin kutsuttu tumma aine - salaperäinen aine, jonka osuus on noin 75% maailmankaikkeuden aineen massasta. Tyypillisesti jokaisessa galaksissa on noin 8-10 kertaa enemmän tummaa ainetta kuin sen näkyvässä serkkussa, ja tämä tumma aine pitää tähdet paikoillaan ja estää niitä sironmasta.
Nykyään melkein kaikki tutkijat ovat vakuuttuneita tumman aineen olemassaolosta, mutta sen ominaisuudet ovat ilmeisen painovoimavaikutuksen lisäksi galakseihin ja galaksiklusteriin edelleen mysteeri ja astrofysiikkojen ja kosmologien kiistojen aihe. Pitkäksi aikaa tutkijat olettivat, että se koostui superheavy- ja "kylmistä" hiukkasista - "wimpeistä", jotka eivät ilmene millään tavalla, lukuun ottamatta näkyvien aineryhmien houkuttelemista.
Epäonnistunut "WIMP: ien" etsiminen kahden viime vuosikymmenen aikana on saanut monet tutkijat uskomaan, että tumma aine voi todella olla "kevyt ja pörröinen" ja koostua ns. Aksioista - ultrakevyistä hiukkasista, joiden massa ja ominaisuudet ovat samanlaisia kuin neutriinoihin. Heidän ensimmäinen haku päättyi myös turhaan, mikä tekee tästä näkymättömästä aineesta vielä salaperäisemmän.
Baumann ja hänen kollegansa ovat muotoilleet erittäin epätavallisen tavan löytää nämä hiukkaset tutkimalla, mitä tapahtuu pyörivien mustien reikien parin läheisyydessä valmistautuessaan sulautumaan toisiinsa.
Kuten tutkijat huomauttivat, niiden liikkuminen vaikuttaa erityisellä tavalla ympäröivän avaruus-ajan rakenteeseen edistämällä aksioiden ja muiden ultrakevyiden hiukkasten ilmestymistä ja estäen niiden keskinäistä tuhoamista ja itsensä tuhoamista.
Seurauksena on, että mustia reikiä ympäröi eräänlainen "ilmapiiri" tai "akselien pilvi", kuten tutkijat kutsuvat tätä rakennetta. Se käyttäytyy kuin keinotekoinen atomi, hidastaen niiden liikettä, säteilemällä painovoima-aaltoja ja vaikuttamalla erityisellä tavalla niiden sulautumisprosessiin.
Mainosvideo:
Tämä vaikutus puolestaan tulee erityisen selvästi niin sanotun "herätetyn" aikana - vastasyntyneen mustan aukon erityisvaiheeseen, kun se tyhjentää ylimääräistä pyörimisenergiaa painovoima-aaltojen muodossa. Tällä hetkellä se ei näytä täydelliseltä pallolta, vaan kuten pitkänomainen tai venytetty ellipsi, saaden vähitellen "normaalin" muodon.
Kuten Baumannin ja hänen kollegoidensa laskelmat osoittavat, jos aksioita tai muita valohiukkasia on olemassa, niiden pilvi häviää äkillisesti sulautumisen jälkeen ja "värinän" alkaessa heikentää tämän prosessin tuottamaa painovoima-aaltoa ja tuo niihin ainutlaatuisia vääristymiä.
Voidaanko tällaisia vaihteluita löytää? Maaperäiset gravitaatioteleskoopit, kuten LIGO ja ViRGO, astrofysiikan tutkijoiden mukaan eivät todennäköisesti pysty ratkaisemaan tätä ongelmaa, koska se edellyttäisi mustien reikien löytämistä Linnunradalta, hyvin lähellä sulautumista. Tämä on erittäin epätodennäköistä.
Toisaalta, kiertoradan observatorion LISA, joka pystyy jäljittämään supermassiivisia mustia reikiä muissa galakseissa, pitäisi pystyä selviytymään tästä tehtävästä ja löytää jälkiä kaikista mahdollisista valohiukkasista.
Jos tämä ajatus perustelee itsensä, niin sellaisista mustien reikien parista, kuten tutkijat uskovat, tulee meille eräänlainen "painovoiman törmäyslaite", joka kykenee todella etsimään "uutta fysiikkaa" standardimallin ulkopuolella.