Наблюдаването на „разклащането“на сливането на черни дупки ще помогне на учените да разберат дали има аксиони, ултра леки частици от тъмна материя или други кандидати за ролята на „шестата сила на природата“. До този извод стигат астрономите, публикуващи статия в списанието Physical Review D.
Дълго време учените вярвали, че Вселената се състои от материята, която виждаме и която е основата на всички звезди, черни дупки, мъглявини, струпвания от прах и планети. Но първите наблюдения на скоростта на движение на звездите в близките галактики показаха, че звездите в техните покрайнини се движат в тях с невъзможно висока скорост, която беше около 10 пъти по-висока от изчисленията на базата на масите на всички звезди в тях.
Причината за това според учените днес е била така наречената тъмна материя - мистериозно вещество, което представлява около 75% от масата на материята във Вселената. Обикновено всяка галактика има около 8-10 пъти повече тъмна материя от видимия си братовчед и тази тъмна материя държи звездите на място и не им позволява да се разпръснат.
Днес почти всички учени са убедени в съществуването на тъмна материя, но нейните свойства, освен очевидното й гравитационно влияние върху галактиките и галактическите клъстери, остават загадка и обект на спор сред астрофизиците и космолозите. Дълго време учените предполагат, че той е съставен от свръхтежки и "студени" частици - "кичури", които не се проявяват по никакъв начин, освен чрез привличане на видими струпвания на материя.
Неуспешното търсене на „WIMP“през последните две десетилетия накара много теоретици да повярват, че тъмната материя всъщност може да бъде „лека и пухкава“и се състои от така наречените аксиони - ултра леки частици, подобни по маса и свойства на неутрино. Първото им търсене също приключи напразно, което прави това невидимо вещество още по-загадъчно.
Бауман и неговите колеги са формулирали изключително неортодоксален начин да открият тези частици, като изучават какво се случва в близост до двойка въртящи се черни дупки, подготвящи се да се слеят помежду си.
Както отбелязаха учените, тяхното движение ще се отрази по особен начин на структурата на заобикалящото пространство-време, допринасяйки за появата на аксиони и други ултра леки частици и ще предотврати взаимното им унищожаване и самоунищожение.
В резултат на това черните дупки ще бъдат заобиколени от един вид "атмосфера" или "облак" от аксиони, както учените наричат тази структура. Той ще се държи като изкуствен атом, забавяйки движението им, излъчвайки гравитационни вълни и влияе по особен начин на процеса на тяхното сливане.
Промоционално видео:
Това влияние от своя страна ще бъде особено силно изразено по време на така наречената „трептене“- специална фаза в живота на новородената черна дупка, когато тя изхвърля излишната ротационна енергия под формата на гравитационни вълни. В този момент тя не изглежда като перфектна топка, а като удължена или опъната елипса, като постепенно придобива „нормална“форма.
Както показват изчисленията на Бауман и неговите колеги, ако съществуват аксиони или други светлинни частици, тогава техният облак рязко ще изчезне след сливането и по време на началото на „трептене“, ще отслаби гравитационните вълни, генерирани от този процес и ще внесе уникални изкривявания в тях.
Могат ли да се намерят такива колебания? Според астрофизиците наземните гравитационни телескопи като LIGO и ViRGO е малко вероятно да успеят да разрешат този проблем, тъй като това би изисквало намирането на двойка черни дупки в Млечния път, много близо до сливането. Това е много малко вероятно.
От друга страна, орбиталната обсерватория LISA, способна да проследява свръхмасивни черни дупки в други галактики, трябва да може да се справи с тази задача и да намери следи от всички възможни светлинни частици.
Ако тази идея се оправдае, тогава такива двойки черни дупки, както смятат учените, ще станат за нас един вид "гравитационни коли", способни всъщност да търсят "нова физика" извън стандартния модел.