Iagttagelse af "rystelse" af fusionering af sorte huller vil hjælpe forskere med at finde ud af, om der er aksioner, ultralette partikler af mørkt stof eller andre kandidater til rollen som "naturens sjette styrke." Dette er konklusionen nået af astronomer, der offentliggjorde en artikel i tidsskriftet Physical Review D.
I lang tid troede forskere, at universet består af det stof, vi ser, og som danner grundlaget for alle stjerner, sorte huller, tåge, støvklynger og planeter. Men de første observationer af hastigheden for bevægelse af stjerner i nærliggende galakser viste, at stjernerne i deres udkant bevæger sig i dem med en umulig høj hastighed, som var omkring 10 gange højere end beregningerne baseret på masserne af alle stjernerne i dem viste.
Årsagen til dette var ifølge videnskabsfolk i dag den såkaldte mørke stof - et mystisk stof, der tegner sig for omkring 75% af massen af stof i universet. Typisk har hver galakse omkring 8-10 gange mere mørkt stof end dets synlige fætter, og denne mørke stof holder stjernerne på plads og forhindrer dem i at sprede sig.
I dag er næsten alle videnskabsmænd overbeviste om eksistensen af mørkt stof, men dets egenskaber udover dets åbenlyse gravitationspåvirkning på galakser og galaksehlynger forbliver et mysterium og genstand for kontrovers blandt astrofysikere og kosmologer. I lang tid har videnskabsmænd antaget, at det er sammensat af superheavy og "kolde" partikler - "wimps", der ikke manifesterer sig på nogen måde, undtagen at tiltrække synlige klynger af stof.
Den mislykkede søgning efter "WIMPs" i løbet af de sidste to årtier har ført mange teoretikere til at tro, at mørkt stof faktisk kan være "lys og fluffy" og består af såkaldte aksioner - ultralette partikler, der ligner masse og egenskaber som neutrinoer. Deres første søgning endte også forgæves, hvilket gør dette usynlige stof endnu mere mystisk.
Baumann og hans kolleger har formuleret en meget uortodoks måde at søge efter disse partikler ved at studere, hvad der sker i nærheden af et par roterende sorte huller, der forbereder sig på at fusionere med hinanden.
Som forskerne har bemærket, vil deres bevægelse have en særlig effekt på strukturen i den omgivende rumtid og bidrage til udseendet af aksioner og andre ultralette partikler og forhindre deres gensidige udslettelse og selvdestruktion.
Som et resultat vil de sorte huller blive omgivet af en slags "atmosfære" eller "sky" af aksioner, som forskere kalder denne struktur. Det vil opføre sig som et kunstigt atom, bremse deres bevægelse, udsende tyngdekraftsbølger og på en speciel måde påvirke processen med deres sammensmeltning.
Salgsfremmende video:
Denne indflydelse vil på sin side især blive udtalt under det såkaldte "jittery" - en speciel fase i livet for et nyfødt sort hul, når det dumper overskydende rotationsenergi i form af tyngdebølger. På dette tidspunkt ser det ikke ud som en perfekt bold, men som en langstrakt eller strakt ellipse, som gradvist får en "normal" form.
Som beregningerne af Baumann og hans kolleger viser, hvis der findes aksioner eller andre lyspartikler, vil deres sky pludselig forsvinde efter fusionen og under begyndelsen af "jitter" vil de svække tyngdekraftsbølgerne, der genereres af denne proces, og indføre unikke forvrængninger i dem.
Kan man finde sådanne udsving? Jordbaserede gravitationsteleskoper som LIGO og ViRGO er ifølge astrofysikere usandsynligt, at de kan løse dette problem, da det ville kræve at der findes et par sorte huller i Mælkevejen, meget tæt på sammenfletning. Dette er meget usandsynligt.
På den anden side skal det orbitale observatorium LISA, der er i stand til at spore supermassive sorte huller i andre galakser, være i stand til at klare denne opgave og finde spor af alle mulige lyspartikler.
Hvis denne idé retfærdiggør sig selv, vil sådanne par sorte huller, som forskere mener, blive for os en slags "gravitationscollidere", der er i stand til virkelig at lede efter "ny fysik" ud over standardmodellen.