Karanlık maddeyi avlamak için yerçekimi dalgalarını kullanma

Uluslararası bir kozmolog ekibi, bilgisayar simülasyonlarını kullanarak, birleşen karadeliklerden gelen yerçekimi dalgalarının gözlemlerinin karanlık maddenin gerçek doğasını ortaya çıkarabileceğini keşfetti. Bulguları bugün kongrede sunulacak. 2023 Ulusal Astronomi Toplantısı University College London’dan ortak yazar Dr. Alex Jenkins tarafından.

Ekip, farklı karanlık madde türleri ile simüle edilmiş evrenlerde yerçekimi dalgası sinyallerinin üretimini incelemek için bilgisayar simülasyonlarını kullandı. Bulguları, yeni nesil gözlemevleri tarafından tespit edilen kara delik birleştirme olaylarının sayısını saymanın, bize karanlık maddenin diğer parçacıklarla etkileşime girip girmediğini söyleyebileceğini ve bize onun neyden yapıldığına dair yeni bilgiler verebileceğini gösteriyor.

Kozmologlar genellikle karanlık maddeyi, evren anlayışımızdaki en büyük eksik parçalardan biri olarak görürler. Karanlık maddenin evrendeki tüm maddenin %85’ini oluşturduğuna dair güçlü kanıtlara rağmen, şu anda onun altında yatan doğası konusunda bir fikir birliği yok. Bu, karanlık madde parçacıklarının atomlar veya nötrinolar gibi diğer parçacıklarla çarpışıp çarpışamayacağı veya bunların içinden etkilenmeden geçip geçemeyeceği gibi soruları içerir.

Bunu test etmenin bir yolu, hale adı verilen yoğun karanlık madde bulutlarında galaksilerin nasıl oluştuğuna bakmaktır. Karanlık madde nötrinolarla çarpışırsa, karanlık madde yapısı dağılır ve daha az galaksi oluşmasına neden olur. Bu yöntemin sorunu, kaybolan herhangi bir galaksinin çok küçük ve bizden çok uzakta olmasıdır, bu nedenle mevcut en iyi teleskoplarla bile orada olup olmadıklarını görmek zordur.

Bu çalışmanın yazarları, kayıp gökadaları doğrudan hedeflemek yerine kütleçekim dalgalarını bolluklarının dolaylı bir ölçüsü olarak kullanmayı önermektedir. Simülasyonları, karanlık maddenin diğer parçacıklarla çarpıştığı modellerde, uzak evrende önemli ölçüde daha az kara delik birleşmesi olduğunu gösteriyor. Bu etki, mevcut yerçekimi dalgası deneyleri tarafından görülemeyecek kadar küçük olsa da, şu anda planlanmakta olan yeni nesil gözlemevleri için birincil hedef olacaktır.

Yazarlar, yöntemlerinin, evrenin büyük ölçekli yapısını keşfetmek için yerçekimi dalgası verilerini kullanmak için yeni fikirlerin teşvik edilmesine yardımcı olacağını ve karanlık maddenin gizemli doğasına yeni bir ışık tutacağını umuyorlar.

Durham Üniversitesi’nden ortak yazar Dr. Sownak Bose, “Karanlık madde, evren anlayışımızdaki kalıcı gizemlerden biri olmaya devam ediyor. Bu, karanlık madde modellerini keşfetmenin yeni yollarını keşfetmeye devam etmenin özellikle önemli olduğu anlamına geliyor. model tahminlerini sonuna kadar test etmek için yeni sondalar. Yerçekimi dalgası astronomisi, yalnızca karanlık maddeyi değil, daha genel olarak galaksilerin oluşumunu ve evrimini daha iyi anlamak için bir yol sunuyor.”

Diğer bir ortak yazar olan Sidney Üniversitesi’nden Markus Mosbech, “Yerçekimi dalgaları, evrenden engellenmeden geçerken bize erken evreni gözlemlemek için eşsiz bir fırsat sunuyor ve yeni nesil interferometreler, bireysel olayları tespit edecek kadar hassas olacak. büyük mesafelerde.”

Araştırma ekibinin bir başka üyesi, King’s College London’dan Profesör Mairi Sakellariadou, “Üçüncü nesil yerçekimi dalgası verileri, evrenimizin evrimini tanımlayan mevcut modeli test etmek için yeni ve bağımsız bir yol sunacak ve henüz geleceğe ışık tutacak” dedi. karanlık maddenin bilinmeyen doğası.”