Наблюденията на сливания на галактики-джуджета с помощта на орбиталната гравитационна обсерватория LISA ще помогнат на астрономите да разберат дали съществува тежка тъмна материя и какви свойства има тя. Статията на физиците-теоретици е публикувана в писма от списание Astrophysical.
„Показахме, че честотата на сливанията между галактиките джуджета и черните дупки в техните центрове ще зависи пряко от това колко тъмна материя присъства вътре в тях. Днес теоретиците вярват, че трябва да има много, поради което дълго време подозирахме, че това ще повлияе на техните космологични свойства “, каза Лусио Майер от университета в Цюрих (Швейцария).
Нишките на Вселената
Дълго време учените вярваха, че Вселената се състои от материята, която виждаме и която е в основата на всички звезди, черни дупки, мъглявини, прахови клъстери и планети. Но първите наблюдения на скоростта на звездите в близките галактики показват, че звездите в покрайнините се движат с невъзможно висока скорост, около десет пъти по-висока от изчисленията, базирани на масите на всички звезди.
Причината за това, според учените днес, е така наречената тъмна материя - мистериозно вещество, което представлява около 75% от масата на материята във Вселената. Обикновено всяка галактика съдържа около осем до десет пъти повече тъмна материя от видимия си братовчед и тази тъмна материя задържа звездите на място и не им позволява да се разпръснат.
Неуспешното търсене на следи от тъмна материя на Земята, както отбелязва Майер, кара много учени да се съмняват, че тя съществува по принцип или че е съставена от свръхтежки и "студени" частици - "WIMP", които не се проявяват по никакъв друг начин, освен привличане на видими клъстери материя.
Майер и колегите му размишляват къде и как могат да бъдат намерени най-"надеждните" следи от тази форма на тъмна материя. Вниманието им беше насочено към обекти, които според конвенционалните космологични теории трябва да бъдат съставени почти изцяло от това вещество - най-мрачните галактики джуджета.
Промоционално видео:
Космически "миксер"
Учените са създали компютърен модел на такива „звездни мегаполиси“, който им е позволил да ги тласнат един срещу друг и други обекти, както и да променят съотношението на масата на видимата и тъмната материя, както и тяхното разпределение в галактиките.
Тези изчисления неочаквано показаха, че поведението на централните черни дупки в такива галактики, както и честотата на тяхното сливане, силно ще зависят от наличието на тъмна материя и едно от специфичните й свойства - доколко плътността й се различава в покрайнините и центровете на тези джуджета.
Оказа се, че черните дупки могат да се доближат една до друга, да образуват близки двойки и да се сливат само в тези случаи, ако тъмната материя е била разпределена изключително неравномерно върху такива галактики. Съответно, наблюдението на честотата на тяхното сливане може да ни каже как тъмната материя се разпределя из Вселената и дали съществува по принцип.
Как да изчислим такива „космически инциденти“? Свръхмасивните черни дупки, които обикалят на кратко разстояние един от друг, ще излъчват гравитационни вълни с много ниска честота. Те ще бъдат невидими за наземните телескопи, но добре видими за орбиталната гравитационна обсерватория LISA, чието изграждане ще започне през втората половина на 2020 г.
Това е набор от три спътника, които трябва да проследяват колебанията в пространството-време, наблюдавайки как гравитационните вълни отклоняват пътя на лазерните лъчи, свързващи всичките три LISA устройства.
Майер и колегите му се надяват, че наблюденията на LISA ще помогнат на учените да потвърдят съществуването на тъмната материя и кои теории, описващи нейната структура, се доближават до решаването на загадките на живота на Вселената.
