Επιστήμονες από το MIT και ευρωπαϊκά ιδρύματα ανέπτυξαν νέα μέθοδο ανίχνευσης της σκοτεινής ύλης μέσω βαρυτικών κυμάτων από συγκρούσεις μαύρων τρυπών
Η σκοτεινή ύλη θεωρείται ότι αποτελεί το μεγαλύτερο μέρος της ύλης στο σύμπαν, ωστόσο αλληλεπιδρά με τη συνηθισμένη ύλη σχεδόν αποκλειστικά μέσω της βαρύτητας.
Τώρα, επιστήμονες εκτιμούν ότι οι συγκρούσεις μαύρων τρυπών μέσα σε περιοχές πλούσιες σε σκοτεινή ύλη ίσως αφήνουν ανιχνεύσιμα ίχνη στα βαρυτικά κύματα που φτάνουν στη Γη.
Ερευνητές από το MIT και αρκετά ευρωπαϊκά ιδρύματα ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο πρόβλεψης του τρόπου με τον οποίο θα διαφοροποιούνται τα βαρυτικά κύματα όταν δύο μαύρες τρύπες συγχωνεύονται μέσα σε περιβάλλον σκοτεινής ύλης αντί για το κενό του διαστήματος.
Ένα σήμα ξεχώρισε
Η ομάδα ανέλυσε δεδομένα από το διεθνές δίκτυο παρατηρητηρίων LIGO–Virgo–KAGRA (LVK), το οποίο ανιχνεύει βαρυτικά κύματα από κοσμικά γεγονότα.
Από τα 28 πιο καθαρά σήματα που εξετάστηκαν τα 27 συμφωνούσαν με το κλασικό μοντέλο συγχώνευσης σε κενό, όμως το γεγονός GW190728 εμφάνισε πιθανή «υπογραφή» σκοτεινής ύλης.
Οι επιστήμονες ξεκαθαρίζουν ότι δεν πρόκειται για επιβεβαιωμένη ανίχνευση σκοτεινής ύλης, αλλά για μια νέα τεχνική που μπορεί να ανοίξει τον δρόμο για μελλοντικές ανακαλύψεις.
«Ξέρουμε ότι η σκοτεινή ύλη βρίσκεται γύρω μας. Απλώς πρέπει να είναι αρκετά πυκνή ώστε να μπορούμε να δούμε τα αποτελέσματά της», δήλωσε ο Josu Aurrekoetxea από το MIT.
Τι είναι η σκοτεινή ύλη
Η σκοτεινή ύλη παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της σύγχρονης φυσικής. Δεν εκπέμπει φως ούτε αλληλεπιδρά ηλεκτρομαγνητικά, γεγονός που την καθιστά ουσιαστικά αόρατη.
Οι επιστήμονες υπολογίζουν την ύπαρξή της μόνο μέσω της βαρυτικής επίδρασης που ασκεί στους γαλαξίες και στο φως.
Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις:
1. η σκοτεινή ύλη αποτελεί πάνω από το 85% της συνολικής ύλης του σύμπαντος,
2. πιθανόν αποτελείται από εξαιρετικά ελαφριά σωματίδια,
3. κοντά σε μαύρες τρύπες μπορεί να συμπεριφέρεται σαν κύμα.
Πώς οι μαύρες τρύπες «φωτίζουν» το αόρατο
Οι επιστήμονες θεωρούν ότι οι ταχύτατα περιστρεφόμενες μαύρες τρύπες μπορούν να μεταφέρουν μέρος της ενέργειάς τους στη σκοτεινή ύλη γύρω τους, αυξάνοντας δραματικά την πυκνότητά της.
Το φαινόμενο αυτό είναι γνωστό ως Υπερακτινοβολία.
Σε τόσο υψηλές πυκνότητες, η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να αφήνει διακριτά αποτυπώματα στα βαρυτικά κύματα που παράγονται κατά τη συγχώνευση μαύρων τρυπών.
Η τεχνητή νοημοσύνη στην υπηρεσία της αστροφυσικής
Για να αναλύσουν τα δεδομένα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν εξελιγμένα μοντέλα προσομοίωσης και αλγορίθμους τεχνητής νοημοσύνης που ανακατασκευάζουν την πορεία των σωματιδίων μέσα στους ανιχνευτές.
Η μέθοδος επιτρέπει στους επιστήμονες να συγκρίνουν το πραγματικό σήμα βαρυτικών κυμάτων, με θεωρητικά μοντέλα συγχώνευσης σε περιβάλλον σκοτεινής ύλης.
«Μπορεί ήδη να βλέπουμε σκοτεινή ύλη χωρίς να το ξέρουμε»
Οι επιστήμονες θεωρούν ότι η νέα τεχνική μπορεί να αποδειχθεί καθοριστική τα επόμενα χρόνια, καθώς τα παρατηρητήρια βαρυτικών κυμάτων συνεχίζουν να συλλέγουν δεδομένα.
«Χωρίς τέτοια μοντέλα, μπορεί ήδη να ανιχνεύουμε συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών μέσα σε περιβάλλον σκοτεινής ύλης αλλά να τις ταξινομούμε λανθασμένα ως συγχωνεύσεις στο κενό», τόνισε ο Aurrekoetxea.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review Letters.
www.bankingnews.gr
Τώρα, επιστήμονες εκτιμούν ότι οι συγκρούσεις μαύρων τρυπών μέσα σε περιοχές πλούσιες σε σκοτεινή ύλη ίσως αφήνουν ανιχνεύσιμα ίχνη στα βαρυτικά κύματα που φτάνουν στη Γη.
Ερευνητές από το MIT και αρκετά ευρωπαϊκά ιδρύματα ανέπτυξαν μια νέα μέθοδο πρόβλεψης του τρόπου με τον οποίο θα διαφοροποιούνται τα βαρυτικά κύματα όταν δύο μαύρες τρύπες συγχωνεύονται μέσα σε περιβάλλον σκοτεινής ύλης αντί για το κενό του διαστήματος.
Ένα σήμα ξεχώρισε
Η ομάδα ανέλυσε δεδομένα από το διεθνές δίκτυο παρατηρητηρίων LIGO–Virgo–KAGRA (LVK), το οποίο ανιχνεύει βαρυτικά κύματα από κοσμικά γεγονότα.
Από τα 28 πιο καθαρά σήματα που εξετάστηκαν τα 27 συμφωνούσαν με το κλασικό μοντέλο συγχώνευσης σε κενό, όμως το γεγονός GW190728 εμφάνισε πιθανή «υπογραφή» σκοτεινής ύλης.
Οι επιστήμονες ξεκαθαρίζουν ότι δεν πρόκειται για επιβεβαιωμένη ανίχνευση σκοτεινής ύλης, αλλά για μια νέα τεχνική που μπορεί να ανοίξει τον δρόμο για μελλοντικές ανακαλύψεις.
«Ξέρουμε ότι η σκοτεινή ύλη βρίσκεται γύρω μας. Απλώς πρέπει να είναι αρκετά πυκνή ώστε να μπορούμε να δούμε τα αποτελέσματά της», δήλωσε ο Josu Aurrekoetxea από το MIT.
Τι είναι η σκοτεινή ύλη
Η σκοτεινή ύλη παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της σύγχρονης φυσικής. Δεν εκπέμπει φως ούτε αλληλεπιδρά ηλεκτρομαγνητικά, γεγονός που την καθιστά ουσιαστικά αόρατη.
Οι επιστήμονες υπολογίζουν την ύπαρξή της μόνο μέσω της βαρυτικής επίδρασης που ασκεί στους γαλαξίες και στο φως.
Σύμφωνα με τις εκτιμήσεις:
1. η σκοτεινή ύλη αποτελεί πάνω από το 85% της συνολικής ύλης του σύμπαντος,
2. πιθανόν αποτελείται από εξαιρετικά ελαφριά σωματίδια,
3. κοντά σε μαύρες τρύπες μπορεί να συμπεριφέρεται σαν κύμα.
Πώς οι μαύρες τρύπες «φωτίζουν» το αόρατο
Οι επιστήμονες θεωρούν ότι οι ταχύτατα περιστρεφόμενες μαύρες τρύπες μπορούν να μεταφέρουν μέρος της ενέργειάς τους στη σκοτεινή ύλη γύρω τους, αυξάνοντας δραματικά την πυκνότητά της.
Το φαινόμενο αυτό είναι γνωστό ως Υπερακτινοβολία.
Σε τόσο υψηλές πυκνότητες, η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να αφήνει διακριτά αποτυπώματα στα βαρυτικά κύματα που παράγονται κατά τη συγχώνευση μαύρων τρυπών.
Η τεχνητή νοημοσύνη στην υπηρεσία της αστροφυσικής
Για να αναλύσουν τα δεδομένα, οι ερευνητές χρησιμοποίησαν εξελιγμένα μοντέλα προσομοίωσης και αλγορίθμους τεχνητής νοημοσύνης που ανακατασκευάζουν την πορεία των σωματιδίων μέσα στους ανιχνευτές.
Η μέθοδος επιτρέπει στους επιστήμονες να συγκρίνουν το πραγματικό σήμα βαρυτικών κυμάτων, με θεωρητικά μοντέλα συγχώνευσης σε περιβάλλον σκοτεινής ύλης.
«Μπορεί ήδη να βλέπουμε σκοτεινή ύλη χωρίς να το ξέρουμε»
Οι επιστήμονες θεωρούν ότι η νέα τεχνική μπορεί να αποδειχθεί καθοριστική τα επόμενα χρόνια, καθώς τα παρατηρητήρια βαρυτικών κυμάτων συνεχίζουν να συλλέγουν δεδομένα.
«Χωρίς τέτοια μοντέλα, μπορεί ήδη να ανιχνεύουμε συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών μέσα σε περιβάλλον σκοτεινής ύλης αλλά να τις ταξινομούμε λανθασμένα ως συγχωνεύσεις στο κενό», τόνισε ο Aurrekoetxea.
Η μελέτη δημοσιεύθηκε στο περιοδικό Physical Review Letters.
www.bankingnews.gr
Σχόλια αναγνωστών