Ciemna materia pozostaje niewidoczna. Wiemy, że istnieje. Po prostu tego nie widzimy.
Ona ignoruje światło. W pełni. To czyni ją największym „duchem” we Wszechświecie. Ale duchy potrafią wydawać dźwięki.
Nowe badania zmieniają podejście. Zamiast zaglądać w próżnię w poszukiwaniu obiektu, który nie odbija fotonów, naukowcy sugerują wsłuchanie się w samą strukturę czasoprzestrzeni. Mianowicie: szukają zmarszczek w grawitacji.
„Wykorzystanie czarnych dziur do poszukiwania ciemnej materii byłoby fantastycznie obiecujące” – mówi Rodrigo Vincente, badacz w Instytucie GrAPPA w Amsterdamie.
Te zmarszczki, czyli fale grawitacyjne, wstrząsają materią przestrzeni. Zwykle rodzą się w wyniku katastrofalnych wydarzeń. Na przykład zderzenia i połączenia dwóch czarnych dziur. Gwałtowny taniec.
Nowa teoria proponuje coś bardziej radykalnego. Jeśli te czarne dziury wirują wewnątrz gęstego obłoku ciemnej materii, ich obrót będzie poruszał otoczenie. Wyobraź sobie mikser ubijający ciężką śmietanę. Rezultatem jest ciemny materiał „olej”.
To nie jest metafora kulinarna. Chodzi o gęstość.
Kiedy czarne dziury łączą się w tym zaburzonym ośrodku, powstająca fala grawitacyjna ulega zmianie. Nosi słaby ślad środowiska, przez które przeszedł. Jak kaszel na koncercie Metalliki.
W normalnych okolicznościach nie usłyszałbyś tego kaszlu. Z „Seek and Destroy” w tle? Niemożliwe. Ale przy odpowiednim sprzęcie i niezbędnej czułości można zauważyć anomalię.
A sprzęt jest coraz lepszy. Detektory LIGO są coraz dokładniejsze. KAGRA, Panna – wszyscy słuchają coraz uważniej.
Niewiarygodne, że to nie jest olej
Ciemna materia jest uparta. Jest cięższy niż wszystkie atomy, które widzimy. Około pięć razy.
Musi być inna niż my. Żadnych protonów. Żadnych neutronów. Żadnych elektronów. Oddziałują ze światłem. Tworzą gwiazdy. Tworzą ciała. Tworzą ekran, na którym czytasz te linie. Ciemna materia omija stronę elektromagnetyczną. Ona „mówi” jedynie językiem grawitacji.
Dlatego zagina przestrzeń. Widzimy tę krzywiznę. Wywołujemy masy. Ale nigdy nie dotykamy źródła.
Naukowcy szukają cząstek wykraczających poza Model Standardowy. Być może lekka cząstka skalarna. Malutki. Znacznie mniej elektronów. Jeśli takie cząstki istnieją, powinny zachowywać się jak fale.
Fale, które można napompować.
Obracająca się czarna dziura działa jak silnik. Przekazuje swoją energię rotacyjną tym hipotetycznym skalarom. Gęstość wzrasta. „Olej” gęstnieje.
Ta gęsta chmura zmienia sposób przemieszczania się fal grawitacyjnych.
Vincente i jego zespół udali się na polowanie. Nie zbudowali nowych teleskopów. Przeanalizowali dostępne dane. Przeszukali szum, skupiając się na dwudziestu ośmiu najwyraźniejszych sygnałach fuzji zarejestrowanych do tej pory.
Wyniki? Przeważnie cisza.
Dwadzieścia siedem fuzji wydawało się „czyste”. Urodzony w próżni. Nic nie zakłócało ich „pieśni”.
Ale jeden sygnał wyróżniał się na tle ogólnego obrazu.
Zaszumiony sygnał
Sygnał GW190728. Po raz pierwszy złapany w lipcu 2019 r.
Dwie czarne dziury. Całkowita masa wynosi dwadzieścia słońc. Znajduje się w odległości ośmiu miliardów lat świetlnych.
Ta fuzja wyglądała „brudnie”. W dobry sposób. Albo przynajmniej w ciekawy sposób. Kształt fali nosił sygnaturę przejścia przez coś. Przez coś gęstego.
Czy była to ciemna materia? Może.
Zespół nie krzyczy o tym z dachów. Są ostrożni. Jeden sygnał nie jest dowodem. To jest wskazówka. Szeptać na wietrze.
„Wiemy, że ciemna materia jest wszędzie wokół nas” – mówi Josue Aurrecoechea z MIT. „Musi tylko być wystarczająco ciasny”.
Czarne dziury pomagają. Podburzają środowisko. Kompresują gęstość do poziomu wystarczającego do pozostawienia śladu.
LIGO rozpoczyna piąty start operacyjny. Czujniki stają się bardziej czułe. Pasmo się rozszerza.
Jeśli ten pojedynczy sygnał był „duchem” ciemnej materii, inne mogą za nim podążać.
„Budujemy uszy”, aby je słyszeć. Dowiadujemy się, jak zmienia się sygnał podczas przechodzenia przez materię w porównaniu z próżnią. Teoria jest gotowa. Narzędzia są gotowe.
Może, tylko może, w końcu słuchamy we właściwym miejscu.
