Новые исследования показывают, как гравитационные волны могут помочь в расшифровке темной материи
Исследования, проведенные учеными из Университета Амстердама, открывают новейшие подходы к изучению темной материи с помощью гравитационных волн. Эти загадочные волны, возникшие еще в 2015 году в результате слияния черных дыр, способны дать ученым уникальную информацию о составных частях нашей вселенной и о темной материи, которая составляет около 65% ее массы.
ГРАВИТАЦИОННЫЕ ВОЛНЫ: НОВОЕ ОКНО В АСТРОНОМИЮ
Гравитационные волны (ГВ) являются колебаниями в пространстве-времени, которые происходят при слиянии массивных объектов, таких как черные дыры и нейтронные звезды. Эти волны были впервые обнаружены в 2015 году, что подтвердило предсказания Общей теории относительности Эйнштейна и открыло новое направление в астрономии.
Исследователи из Института физики Университета Амстердама в рамках своей работы предложили новый метод моделирования влияния гравитационных волн на темную материю, позволяющий проанализировать изменение ГВ в результате слияний черных дыр.
НОВЫЙ ПОДХОД К ИСЛЕДОВАНИЮ ТЕМНОЙ МАТЕРИИ
Ведущие авторы исследования, Родриго Висенте, Теофанес К. Каридас и Джианфранко Бертоне, сделали акцент на том, как бинарные черные дыры или другие компактные объекты (например, нейтронные звезды) взаимодействуют между собой. Этот процесс называется "Extreme Mass-Ratio Inspirals" (EMRIs), и его изучение является важным шагом к пониманию структуры и свойств темной материи.
В отличие от предыдущих исследований, которые использовали упрощенные модели, новое исследование опирается на Общую теорию относительности для описания влияния окружения черной дыры на орбиты EMRIs и, как следствие, на гравитационные волны.
ДОКАЗАТЕЛЬСТВА ДЛЯ ИЗУЧЕНИЯ ГРАВИТАЦИОННЫХ ВОЛН
Согласно новым данным, концентрации темной материи могут образовываться вокруг массивных черных дыр, оставляя характерные следы в сигналах ГВ. Исследователи продемонстрировали, что так называемые "шпили" или "насыпь" темной материи способны оставить заметный отпечаток на сигналах ГВ.
В дальнейшем, Европейское космическое агентство (ESA) планирует запустить Космическую антенну лазерного интерферометра (LISA), первый космический observatory, специально предназначенный для исследования ГВ. Ожидается, что LISA за время своей эксплуатации сможет зарегистрировать более 10 000 сигналов ГВ.
ПЕРСПЕКТИВЫ ДЛЯ БУДУЩИХ ИССЛЕДОВАНИЙ
Работы, подобные этому исследованию, не только позволяют предсказать, что именно ученые могут обнаружить с помощью LISA и других детекторов, таких как LIGO и Virgo, но и существенно продвигают нас в понимании распределения темной материи во Вселенной. Исследование темной материи необходимо для полной картины о составе Вселенной и понимания ее поведения на космических масштабах.
Расшифровка темной материи посредством анализа гравитационных волн открывает новые горизонты в области астрономических наблюдений и является шагом к глубокому пониманию основных составляющих, формирующих нашу Вселенную.
