• Home
  • Kemi
  • Astronomien
  • Energi
  • Naturen
  • Biologi
  • Fysik
  • Elektronik
  • Gravitationsvågor kan belysa mörk materia

    Ögonblicksbilder av 120 miljoner partikelsimulering av två sammanslagna dvärggalaxer, som var och en innehåller ett blackhole, mellan 6 och 7,5 miljarder år. Upphovsman:UZH

    Den kommande Laser Interferometer Space Antenna (LISA) kommer att vara ett stort instrument som gör det möjligt för astronomer att studera fenomen inklusive svarta hål som kolliderar och gravitationella vågor som rör sig genom rymdtid. Forskare från Zürichs universitet har nu funnit att LISA också skulle kunna belysa den svårfångade partikeln i mörk materia.

    Laserinterferometer rymdantenn (LISA) gör det möjligt för astrofysiker att observera gravitationella vågor som avges av svarta hål när de kolliderar med eller fångar andra svarta hål. LISA kommer att bestå av tre rymdfarkoster som kretsar runt solen i en konstant triangelformation. Gravitationsvågor som passerar kommer att snedvrida triangelns sidor något, och dessa minimala snedvridningar kan detekteras genom laserstrålar som ansluter rymdfarkosten. LISA kan därför ge en ny känsla till forskarnas uppfattning av universum och göra det möjligt för dem att studera fenomen som är osynliga i olika ljusspektra.

    Forskare från Centrum för teoretisk astrofysik och kosmologi vid Zürichs universitet, tillsammans med kollegor från Grekland och Kanada, har nu funnit att LISA inte bara kommer att kunna mäta dessa tidigare ostudierade vågor, men kan också hjälpa till att avslöja hemligheter om mörk materia.

    Mörka partiklar tros stå för cirka 85 procent av materia i universum. Dock, de är fortfarande bara hypotetiska - namnet syftar på deras svårfånglighet. Men beräkningar visar att många galaxer skulle rivas isär istället för att rotera om de inte hölls ihop av en stor mängd mörk materia.

    Det gäller särskilt för dvärggalaxer. Även om sådana galaxer är små och svaga, de är också de mest förekommande i universum. Det som gör dem särskilt intressanta för astrofysiker är att deras strukturer domineras av mörk materia, gör dem till naturliga laboratorier för att studera denna svårfångade form av materia.

    Svarta hål och mörk materia är anslutna

    I en ny studie rapporterade i Astrofysiska tidskriftsbrev , UZH Ph.D. studenten Tomas Ramfal genomförde högupplösta datasimuleringar av dvärggalaxers födelse, ger överraskande resultat. Beräknar samspelet mellan mörk materia, stjärnor och de centrala svarta hålen i dessa galaxer, forskargruppen från Zürich upptäckte en stark koppling mellan sammanslagningshastigheten för dessa svarta hål och mängden mörk materia i mitten av dvärggalaxer. Mätning av gravitationella vågor som släpps ut genom sammanslagning av svarta hål kan således ge tips om egenskaperna hos den hypotetiska partikeln i mörk materia.

    Den nyligen hittade kopplingen mellan svarta hål och mörk materia kan nu beskrivas på ett matematiskt och exakt sätt för första gången. Lucio Mayer, gruppledaren, säger, "Mörk materia är den utmärkta kvaliteten hos dvärggalaxer. Vi hade därför länge misstänkt att detta också borde ha en tydlig effekt på kosmologiska egenskaper."

    Anslutningen kommer vid ett lämpligt ögonblick, eftersom förberedelserna för den slutliga utformningen av LISA pågår. De preliminära resultaten av forskarnas simuleringar möttes med spänning vid möten i LISA -konsortiet. Fysikgemenskapen ser den nya användningen av gravitationsvågsobservationer som en lovande ny möjlighet för en av de största framtida europeiska rymduppdragen, som förväntas lanseras om cirka 15 år och kan koppla samman kosmologi och partikelfysik - det otroligt stora och det ofattbart små.


    © Vetenskap https://sv.scienceaq.com