Promatranja spajanja patuljastih galaksija s orbitirajućim gravitacijskim zvjezdarnicom LISA pomoći će astronomima da shvate postoji li teška tamna tvar i kakva svojstva ona ima. Članak teorijskih fizičara objavljen je u časopisima Astrophysical journal.
„Pokazali smo da će učestalost spajanja između patuljastih galaksija i crnih rupa u njihovim središtima izravno ovisiti o tome koliko je tamne materije prisutno u njima. Danas teoretičari vjeruju da bi ih trebalo biti puno, zbog čega smo dugo sumnjali da će to utjecati na njihova kozmološka svojstva”, rekao je Lucio Mayer sa Sveučilišta u Zürichu (Švicarska).
Niti svemira
Dugo su vremena znanstvenici vjerovali da se Svemir sastoji od materije koju vidimo i koja čini osnovu svih zvijezda, crnih rupa, maglica, nakupina prašine i planeta. No, prva promatranja brzine zvijezda u obližnjim galaksijama pokazala su da se zvijezde na periferiji kreću nevjerojatno velikom brzinom, desetak puta većom nego što su pokazali izračuni na temelju masa svih zvijezda.
Razlog tome, prema današnjim znanstvenicima, bila je takozvana tamna tvar - tajanstvena tvar, koja čini oko 75% mase materije u Svemiru. Tipično svaka galaksija sadrži oko osam do deset puta više tamne tvari od svog vidljivog rođaka, a ta tamna tvar drži zvijezde na mjestu i sprječava ih da se rasprše.
Neuspješna traženja tamne materije na Zemlji, kako primjećuje Mayer, natjera mnoge znanstvenike da sumnjaju da ona načelno postoji ili da je sastavljena od superteških i "hladnih" čestica - "WIMP-ova" koji se ne manifestiraju ni na koji drugi način osim privlačenjem vidljivih nakupina materija.
Mayer i njegovi kolege razmišljali su gdje i kako mogu biti pronađeni najpouzdaniji tragovi ovog oblika tamne materije. Pažnju su im privukli predmeti za koje konvencionalne kozmološke teorije predviđaju da bi se trebali u potpunosti sastojati od ove tvari - najmračnijih patuljastih galaksija.
Promotivni video:
Svemirska "miješalica"
Znanstvenici su stvorili računalni model takvih "zvjezdanih megagrada", koji im je omogućio da ih guraju jedni protiv drugih i druge predmete, kao i da mijenjaju omjer mase vidljive i tamne tvari, kao i njihovu raspodjelu u galaksijama.
Ti su izračuni neočekivano pokazali da će ponašanje središnjih crnih rupa u takvim galaksijama, kao i učestalost njihovog spajanja, snažno ovisiti o prisutnosti tamne tvari i jednom od njezinih specifičnih svojstava - koliko se njezina gustoća razlikuje na periferiji i središtima ovih patuljaka.
Ispostavilo se da se crne rupe mogu približiti jedna drugoj, stvoriti bliske parove i spojiti se samo u onim slučajevima ako je tamna tvar bila raspoređena krajnje neravnomjerno po takvim galaksijama. U skladu s tim, promatranje učestalosti njihovog spajanja može nam reći kako je tamna materija raspoređena po Svemiru i postoji li u principu.
Kako izračunati takve "kozmičke nesreće"? Supermasivne crne rupe koje kruže na maloj udaljenosti emitirat će gravitacijske valove vrlo niske frekvencije. Oni će biti nevidljivi zemaljskim teleskopima, ali dobro vidljivi orbitirajućem gravitacijskom opservatoriju LISA, čija će izgradnja započeti u drugoj polovici 2020. godine.
To je skup od tri satelita koji moraju pratiti fluktuacije u prostoru-vremenu, promatrajući kako gravitacijski valovi odbijaju put laserskih zraka koji povezuju sva tri LISA uređaja.
Meyer i njegovi kolege nadaju se da će promatranja pomoću LISA-e pomoći znanstvenicima da potvrde postojanje tamne materije i da će se teorije koje opisuju njezinu strukturu približiti rješavanju misterija života svemira.
