Темна матерія залишається невидимою. Ми знаємо, що вона є. Ми просто не можемо її побачити.
Вона ігнорує світло. Повністю. Це робить її найбільшим «примарою» у Всесвіті. Але привиди можуть видавати звуки.
Нові дослідження змінюють підхід. Замість того, щоб вдивлятися в порожнечу в пошуках об’єкта, який не відображає фотони, вчені пропонують прислухатися до структури простору-часу. А саме: вони шукають брижі в гравітації.
“Використання чорних дірок для пошуку темної матерії було б фантастично перспективним”, – говорить Родріго Вінсенте, дослідник з інституту GrAPPA в Амстердамі.
Ця бриж, або “гравітаційні хвилі”, стрясає тканину космосу. Зазвичай вони народжуються внаслідок катастрофічних подій. Наприклад, зіткнення та злиття двох чорних дірок. Насильницький танець.
Нова теорія пропонує щось радикальніше. Якщо ці чорні дірки обертаються всередині щільної хмари темної матерії, їх обертання збовтує це середовище. Уявіть міксер, який збиває густі вершки. В результаті виходить темноматеріальна «масло».
Це не метафора із кулінарії. Йдеться про щільність.
Коли чорні дірки зливаються в цьому збудженому середовищі, результуюча гравітаційна хвиля змінюється. Вона несе слабкий відбиток середовища, яким пройшла. Як кашель на концерті “Металіка”.
У звичайних умовах ви не почули цей кашель. На тлі “Seek and Destroy”? Неможливо. Але з правильним обладнанням та необхідною чутливістю ви помітили б аномалію.
І обладнання стає все кращим. Детектори LIGO стають точнішими. KAGRA, Virgo – всі прислухаються все уважніше.
Неймовірно, але це не олія
Темна матерія вперта. Вона важча за всі атоми, які ми бачимо. Приблизно вп’ятеро.
Вона має відрізнятися від нас. Жодних протонів. Жодних нейтронів. Жодних електронів. Вони взаємодіють зі світлом. Вони створюють зірки. Вони утворюють тіла. Вони створюють екран, де ви читаєте ці рядки. Темна матерія пропускає електромагнітну вечірку. Вона «розмовляє» лише мовою гравітації.
Тому вона викривляє простір. Ми бачимо це викривлення. Ми виводимо масу. Але ми ніколи не торкаємось джерела.
Вчені шукають частинки за межами стандартної моделі. Можливо, легку скалярну частинку. Крихітну. Значно менше електрона. Якщо такі частинки існують, вони повинні поводитися як хвилі.
Хвилі, які можна накачувати.
Чорна діра, що обертається, діє як двигун. Вона передає свою обертальну енергію цим гіпотетичним скалярам. Щільність зростає. «Олія» густішає.
Ця щільна хмара змінює спосіб розповсюдження гравітаційних хвиль.
Вінсенте та його команда вирушили на полювання. Вони не будували нових телескопів. Вони вивчали наявні дані. Вони просіювали шум, фокусуючись на двадцяти восьми найточніших сигналах злиття, зареєстрованих на даний момент.
Результати? Здебільшого тиша.
Двадцять сім злиттів виглядали чистими. Народженими у вакуумі. Нічого не заважало їхній «пісні».
Але один сигнал вибився із загальної картини.
Сигнал у перешкодах
Сигнал GW190728. Вперше уловлений у липні 2019 року.
Дві чорні дірки. Загальна маса – двадцять сонців. Розташовані з відривом восьми мільярдів світлових років.
Це злиття виглядало «брудним». У хорошому розумінні. Або принаймні в цікавому. Форма хвилі несла характерний підпис проходження через щось. Через щось щільне.
Чи це була темна матерія? Можливо.
Команда не кричить про це на дахах. Вони обережні. Один сигнал – не доказ. Це натяк. Шепіт на вітрі.
“Ми знаємо, що темна матерія знаходиться навколо нас”, – говорить Хосу Ауррекоечеа з MIT. «Просто вона має бути досить щільною».
Чорні дірки допомагають. Вони збовтують середовище. Вони стискають щільність до достатнього рівня, щоб залишити відбиток.
LIGO входить до свого п’ятого операційного запуску. Датчики стають чутливішими. Смуга пропускання розширюється.
Якщо той єдиний сигнал був «примарою» темної матерії, то інші можуть наслідувати.
Ми «будуємо вуха», щоб почути їх. Ми вчимося, як змінюється сигнал, проходячи через речовину в порівнянні з вакуумом. Теорія готова. Інструменти готові.
Можливо, просто можливо, ми нарешті слухаємо у правильному місці.
