Astrofizikçiler, yerçekimi dalgası mikro merceklemesinden gelen kompakt karanlık maddeye kısıtlamalar getirdiler

Karanlık maddenin varlığı, evrenin en büyük gizemlerinden biri olmaya devam ediyor. Çalışmalar dolaylı olarak varlığını ima etse de, görünmez doğası bu zor maddenin tespit edilmesini çok zorlaştırıyor, bu nedenle bileşimi bilinmiyor.

Karanlık madde, henüz keşfedilmemiş temel ve egzotik parçacıklardan yapılabilir. Alternatif olarak, ilkel kara delikler (yani, erken evrende oluşan kara delikler) gibi birçok büyük ve kompakt nesneden oluşabilir.

Geçtiğimiz on yıllar boyunca, dünya çapında birçok bilim insanı ekibi, çok sayıda teknik, teleskop, dedektör ve gözlemsel veri kullanarak karanlık maddeyi araştırıyor. Bu aramaların çoğu başarısız olsa da, sonraki aramaları yönlendirmeye ve daraltmaya yardımcı oldular.

Hindistan, Bangalore’deki Tata Temel Araştırma Enstitüsü’nün Uluslararası Teorik Araştırmalar Merkezi’ndeki araştırmacılar, yakın zamanda kütleçekimsel dalga mikro merceklemeden gelen kompakt karanlık maddenin fraksiyonuna yeni kısıtlamalar getirdiler. Yayınladıkları makale, Astrofizik Dergi Mektuplarıyerçekimi dalgalarında mikro mercekleme etkilerini arayarak karanlık maddenin doğasını araştırmak için yeni bir yol sunuyor.

Çalışmayı yürüten araştırmacılardan Parameswaran Ajith, Phys.org’a verdiği demeçte, “Einstein’ın genel görelilik teorisine göre, normal optik lenslerin yaptığı gibi büyük nesneler ışığı büküyor.” “Astronomik kaynak ile gözlemci arasında bulunan kara delikler gibi devasa nesneler kaynağı büyütebilir. Kütleçekimsel mikro mercekleme adı verilen bu fenomen, gökbilimciler için güçlü bir araç olarak ortaya çıktı.”

Bu alandaki kapsamlı araştırma çabalarına rağmen, gökbilimciler şimdiye kadar kara deliklerin ürettiği mikro mercekleme etkilerini gözlemleyemediler. Bu, güneşten çok daha hafif olan ve ışığın mikro merceklenmesini üretecek kara deliklerin nadir olduğunu gösteriyor.

Ajith, “Bu kara delikler var olsa bile, karanlık maddenin yalnızca çok küçük bir bölümünü oluşturmaları muhtemeldir.” Dedi. “Teori, yerçekimi dalgalarının da aynı şekilde mercekleneceğini tahmin ediyor. Güneşten çok daha büyük kütleli ilkel kara delikler evrende bolsa, yerçekimi dalgalarını bozarlar.”

2003 yılında, bazı teorik fizikçiler, yerçekimi dalgası bozulmalarının doğasını doğru bir şekilde hesapladılar. Neredeyse yirmi yıl sonra, Seul Ulusal Üniversitesi ve IBS Evrenin Teorik Fiziği Merkezi’nden iki bilim adamı olan Sunghoon Jung ve Chang Sub Shin, LIGO ve Virgo işbirlikleri tarafından bu çarpıklıkların gözlemlenmemesinin Güneşten önemli ölçüde daha büyük olan kara delikler.

Ajith ve meslektaşlarının yakın tarihli makalesi, bu önceki çalışmalardan ilham alıyor. Ekibin çalışması, karanlık maddenin önemli bir bölümünün aslında kompakt nesnelerden oluşması durumunda, bu nesnelerin LIGO ve Virgo dedektörleri tarafından periyodik olarak tespit edilen yerçekimi dalga sinyallerinde mikro mercekleme etkilerine neden olacağı varsayımına dayanmaktadır.

“2018’de, LIGO-Virgo Collaboration’daki meslektaşlarımızla işbirliği içinde, arandı Ajith, LIGO ve Başak tarafından gözlemlenen yerçekimi dalgası sinyallerinde bu tür bozulmaların imzaları için hiçbir şey bulamadı” dedi. düşük.”

Son zamanlarda LIGO-Virgo Collaboration, benzer bir sıfır açıkladı Sonuçlar üçüncü gözlem çalışmasından. “Ayrıca, Ajith ve meslektaşları, Princeton’daki İleri Araştırmalar Enstitüsü’ndeki (IAS) bir grubun LIGO-Virgo verileri içinde ortaya çıkardığı yerçekimi dalgalarını bağımsız olarak analiz ettiler. Böylece, toplamda 50’den fazla yerçekimi dalgası olayını analiz ettiler.

Araştırmacılar, analiz ettikleri sinyallerin herhangi birinde mikro mercekleme bozulmalarını gözlemleyemezken, analizleri, kompakt karanlık madde üzerinde daha fazla kısıtlama koymalarına izin verdi. Başka bir deyişle, büyük kara deliklerden oluşan karanlık maddenin fraksiyonunu kısıtladılar.

Ajith, “Şu ana kadar elde ettiğimiz kısıtlamalar oldukça mütevazı,” dedi. “Söyleyebileceğimiz tek şey, karanlık maddenin %50’sinden fazlasının büyük kara delikler şeklinde olmadığı ve bu yeni bir bilgi değil. Ancak, önümüzdeki birkaç yıl içinde LIGO ve Virgo’nun yüz binlerce karadelik gözlemlemesi bekleniyor. yerçekimi dalgası sinyalleri. Bu gözlemler, bu kısıtlamaları önemli ölçüde iyileştirmemize izin verecek.”

Gelecekte, Ajith ve meslektaşları, LIGO-Virgo dedektörleri tarafından kaydedilen tüm yeni yerçekimi dalgası olaylarını analiz etmeyi planlıyor. Ek olarak, son çalışmalarının diğer ekipleri karanlık maddenin doğasını araştırmak için yerçekimi dalgalarının mikro merceklenmesini kullanmaya teşvik edeceğini umuyorlar.

Ajith, “LIGO-Virgo İşbirliğinin bir parçası olarak, LIGO ve Virgo tarafından son üç gözlem çalışması sırasında (toplam 100’e yakın olay) tespit edilen tüm yerçekimi dalgası sinyallerini analiz ediyoruz.” “Bu, kısıtlamayı biraz iyileştirecek. Ancak, LIGO ve Başak’ın yüzlerce yerçekimi dalgası sinyalini gözlemlemesi beklenen bir sonraki gözlem çalışmasından gelen verileri analiz etmeyi dört gözle bekliyoruz!”

© 2022 Bilim X Ağı