Mokslininkų komanda teigia, kad tamsiosios materijos pėdsakai galėjo būti užfiksuoti netyčia, analizuojant gravitacinių bangų duomenis. Įtarimų sukėlė vienas 2019 metais detektuotas signalas, kurio forma gali rodyti ne įprastą susidūrimą vakuume.
Gravitacinės bangos yra erdvėlaikio raibuliai, kuriuos sukelia itin masyvūs įvykiai, pavyzdžiui, juodųjų skylių susiliejimai. Nuo pirmojo tiesioginio aptikimo 2015 metais LVK tinklas jau užregistravo šimtus įvykių, o kiekvienas jų leidžia tikslinti modelius apie Visatos sandarą.
Naujo darbo autoriai siūlo, kad dalis tamsiosios materijos galėtų būti sudaryta iš itin lengvų dalelių, kurios ekstremaliomis sąlygomis elgtųsi kaip banguojantis laukas. Tokia terpė, apgaubianti dvi susiliejančias juodąsias skyles, galėtų subtiliai pakeisti patį susiliejimo „garsą“ gravitacinių bangų duomenyse.
Vienas signalas išsiskyrė iš kitų
Tyrėjai palygino skirtingų susiliejimų signalus su teoriniu modeliu, kaip banga turėtų atrodyti, jei pora juodųjų skylių būtų panirusi į tankų tamsiosios materijos „debesį“. Analizėje buvo vertinami kelių dešimčių įvykių duomenys, užfiksuoti LIGO, Virgo ir KAGRA observatorijomis.
Didžioji dalis signalų atitiko susiliejimą vakuume, tačiau vienas 2019 metų liepos mėnesio įvykis, žymimas GW190728, pasirodė suderinamas su scenarijumi tamsiosios materijos aplinkoje. Pasak autorių, tai galėtų reikšti, kad dalis informacijos iki šiol buvo priskiriama įprastiems susidūrimams, nors realiai aplinka galėjo būti kitokia.
„Juodųjų skylių susiliejimų naudojimas tamsiosios materijos paieškai būtų milžiniškas proveržis“, – sakė Amsterdamo universiteto fizikas Rodrigo Vicente.
„Taip galėtume tyrinėti tamsiąją materiją mažesniais masteliais, nei iki šiol buvo įmanoma“, – pridūrė jis.
Kodėl tai dar nėra įrodymas
Patys tyrėjai pabrėžia, kad rezultatas kol kas nėra pakankamai statistiškai tvirtas, kad būtų galima skelbti tamsiosios materijos aptikimą. Tokiems teiginiams būtini nepriklausomų grupių patikrinimai, papildomi modelių testai ir jautresni stebėjimai.
„Statistinis patikimumas dar per mažas, kad būtų galima teigti, jog aptikta tamsioji materija, todėl reikia nepriklausomų patikrų“, – sakė MIT fizikas Josu Aurrekoetxea.
„Be tokių bangos formos modelių galėtume fiksuoti susiliejimus tamsiosios materijos aplinkoje, bet sistemingai priskirti juos įvykiams vakuume“, – paaiškino jis.
Situaciją komplikuoja tai, kad tamsiosios materijos prigimtis vis dar nežinoma: egzistuoja daug konkuruojančių hipotezių, o galutinis atsakymas gali pareikalauti kelių skirtingų stebėjimo metodų. Vis dėlto gravitacinių bangų astronomija tampa vis svarbesniu įrankiu, nes leidžia tikrinti fizikos modelius ten, kur įprasti teleskopai dažnai nepajėgūs.
Ką pakeistų naujos kartos stebėjimai
Artimiausiais metais tikimasi daugiau ir tikslesnių gravitacinių bangų duomenų, nes observatorijos nuolat tobulinamos, o aptinkamų įvykių skaičius auga. Didesnė imtis leistų patikrinti, ar GW190728 yra išskirtinė anomalija, ar tik pirmasis matomas pavyzdys platesnio reiškinio.
Tyrimas paskelbtas mokslo žurnale „Physical Review Letters“. Jei rezultatai pasitvirtintų, tai atvertų naują kelią tamsiosios materijos paieškoms, remiantis ne tiesioginiu dalelių aptikimu, o jos paliekamu pėdsaku stiprios gravitacijos aplinkoje.
