LIGO LANG C ALA GENZAM
Khi các nhà khoa học làm việc tại Đài quan sát sóng hấp dẫn giao thoa kế laser (LIGO) phát hiện ra sóng hấp dẫn hồi tháng 2, nó đã đánh dấu sự kết thúc của một cuộc tìm kiếm kéo dài một thế kỷ cho một nhà vật lý biết, nhưng không thể xác định được.
Có lẽ, chúng tôi tình cờ phát hiện ra một viên đá quý hiếm với phát hiện đó và vô tình giết chết hai con chim 100 tuổi bằng một hòn đá. Một bài báo mới được viết bởi các nhà vật lý tại Đại học Johns Hopkins và được xuất bản trong Thư đánh giá vật lý điều tra xem liệu sự hợp nhất của lỗ đen tạo ra sóng hấp dẫn và được quan sát bởi LIGO cũng có chứa một tín hiệu xác nhận sự tồn tại của vật chất tối.
Vật chất tối, lần đầu tiên được đưa ra giả thuyết vào năm 1922, chiếm tới 85% tổng số vật chất trong vũ trụ. Nhưng không giống như vật chất thông thường, các nhà khoa học chưa bao giờ có thể quan sát và đo lường nó. Chúng ta biết nó tồn tại, bởi vì chúng ta đã thấy một số điều kỳ lạ xảy ra trong vũ trụ chỉ có thể là kết quả của sự tích lũy lớn của vật chất tạo ra hiệu ứng hấp dẫn. Thật không may, nó vẫn bị ẩn - và các nhà khoa học đã dành gần một thế kỷ để tìm kiếm nó nhưng không có kết quả.
Trở lại vào tháng Hai, các nhà khoa học đã sử dụng một cặp giao thoa kế để quan sát các tín hiệu cực kỳ mờ - tiếng kêu - kết quả từ sóng hấp dẫn (về cơ bản là gợn sóng trong không thời gian được tạo ra bởi các sự kiện năng lượng cao). Trong trường hợp này, đó là hai lỗ đen - mỗi lỗ lớn hơn khoảng 30 lần so với mặt trời của chúng ta - va chạm vào nhau cách Trái đất 1,3 tỷ năm ánh sáng. Sự va chạm đó đã giải phóng 5,3 × 10 ^ 47 joules năng lượng.
Nhóm nghiên cứu của JHU bắt đầu tự hỏi liệu tín hiệu LIGO có chứa thứ gì đó nhiều hơn không - thứ gì đó liên quan đến vật chất tối. Toàn bộ cuộc điều tra tập trung vào một thứ gọi là lỗ đen nguyên thủy (PBH) - một giả thuyết đầu tiên được đưa ra bởi Stephen Hawking vào năm 1971 cho thấy vũ trụ sơ khai bao gồm nhiều vùng dày đặc khác nhau được tích trữ bằng các vật liệu vũ trụ thô tạo nên các vật thể sao. Trong khi các lỗ đen bình thường là kết quả của các ngôi sao bị sụp đổ, PBH là những vùng này tự sụp đổ. Do đó, các ngôi sao ban đầu sẽ hình thành gần với các PBH này, chúng đủ nhỏ để chống đỡ thường xuyên quanh quầng thiên hà - một phần của thiên hà nơi vật chất tối được cho là chủ yếu tồn tại.
Mặc dù ý tưởng rằng PBH thực sự đã xuất hiện trong thập kỷ qua hoặc lâu hơn, một số nhà vật lý vẫn nghĩ rằng chúng có thể khả thi. Nhóm JHU không nhất thiết phải đưa ra bất kỳ bằng chứng khẳng định nào cho thấy tín hiệu LIGO minh họa vật chất tối; thay vào đó, họ kết luận rằng các phép đo don không loại trừ khái niệm về tỷ lệ dự đoán cho việc hợp nhất PBH trong một vầng hào quang thiên hà.
Phân biệt xem liệu bất kỳ sự kiện sóng hấp dẫn riêng lẻ nào, hoặc thậm chí một số quần thể sự kiện, là từ PBH vật chất tối hoặc các nguồn vật lý thiên văn truyền thống hơn sẽ gây nản lòng. Tuy nhiên, vẫn có một số triển vọng. Rõ ràng nhất, các vụ sáp nhập PBH sẽ được phân phối giống như halos vật chất tối quy mô nhỏ và do đó ít có khả năng được tìm thấy trong hoặc gần các thiên hà phát sáng hơn so với sáp nhập từ các nguồn vật lý thiên văn truyền thống hơn.
Nói cách khác, chúng ta có thể kết luận rằng tín hiệu LIGO wasn gây ra bởi một PBH liên quan đến vật chất tối. Nhóm JHU đề nghị các nghiên cứu tập trung vào các khối vật lý thiên văn trong các quầng thiên hà có thể kết hợp chặt chẽ với các nguồn đã biết.
Một điều chắc chắn là: việc tìm kiếm vật chất tối chỉ trở nên kỳ lạ hơn.