Przejdź do głównej zawartości

Fale grawitacyjne mogą rzucać światło na ciemną materię

Zderzające się czarne dziury, fale grawitacyjne przemierzające czasoprzestrzeń – i ogromny instrument, który pozwala naukowcom badać strukturę Wszechświata. Może to wkrótce stać się rzeczywistością, gdy LISA (Laser Interferometer Space Antenna) podejmie działanie. Naukowcy z Uniwersytetu w Zurychu odkryli, że LISA może również rzucić światło na nieuchwytną cząstkę ciemnej materii.


LISA umożliwi astrofizykom obserwacje fal grawitacyjnych pochodzące od zderzających się czarnych dziur. LISA będzie składać się z trzech statków kosmicznych krążących wokół Słońca w stałej formacji trójkąta. Przechodzące fale grawitacyjne będą nieznacznie zniekształcać boki trójkąta, a owe minimalne zniekształcenia można wykryć za pomocą wiązek laserowych łączących statki kosmiczne. LISA może zatem nadać nowy sens postrzeganiu Wszechświata przez naukowców i umożliwić im badanie niewidocznych zjawisk w różnych widmach promieniowania.

Naukowcy z Centrum Astrofizyki Teoretycznej i Kosmologii Uniwersytetu w Zurychu, wraz z kolegami z Grecji i Kanady, odkryli, że LISA nie tylko będzie w stanie zmierzyć te nieodkryte wcześniej fale, ale może również pomóc w ujawnieniu sekretów o innej tajemniczej części Wszechświata: ciemnej materii.

Uważa się, że cząsteczki ciemnej materii stanowią około 85% materii we Wszechświecie. Jednak nadal są one tylko hipotetyczne – nazwa odnosi się do ich „ukrywania się” przed wszystkim wcześniejszymi próbami dostrzeżenia ich, nie mówiąc już o zbadaniu. Jednak obliczenia pokazują, że wiele galaktyk zostałoby rozerwanych na strzępy w czasie rotacji, gdyby nie były utrzymywane razem przez duże ilości ciemnej materii.

Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku galaktyk karłowatych. Chociaż są one małe i słabe, są także najliczniejsze we Wszechświecie. To, co czyni je szczególnie interesującymi dla astrofizyków, to fakt, że ich struktury są zdominowane przez ciemną materię, dzięki czemu są naturalnym laboratorium do badania tej nieuchwytnej formy materii.

Jak poinformowano w Astrophysical Journal Letters, wysokiej rozdzielczości symulacje komputerowe narodzin galaktyk karłowatych przyniosły zaskakujące wyniki. Obserwując wzajemne oddziaływanie ciemnej materii, gwiazd i czarnych dziur znajdujących się w centrach galaktyk, zespół naukowców w Zurychu odkrył silny związek między tempem łączącymi się czarnych dziur a ilością ciemnej materii w centrach galaktyk karłowatych. Pomiar fal grawitacyjnych emitowanych z łączących się czarnych dziur może dostarczyć wskazówek na temat właściwości hipotetycznej cząstki ciemnej materii.

Nowo odnaleziony związek pomiędzy czarnymi dziurami a ciemną materią można teraz po raz pierwszy opisać w matematyczny i dokładny sposób. Ale jak podkreśla Lucio Mayer, lider grupy, nie jest to przypadkowe odkrycie. Ciemna materia to wyróżniająca się cecha galaktyk karłowatych. Dlatego też naukowcy od dawna podejrzewali, że powinna mieć wyraźny wpływ na właściwości kosmologiczne. 

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu. Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu. Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach. Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz. W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę.

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi. Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego. „Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy. Do odkrycia naukowc

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne. Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”. Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przeds