Mengamati "goyangan" penggabungan lubang hitam akan membantu para ilmuwan mengetahui apakah ada sumbu, partikel ultra-terang materi gelap, atau kandidat lain untuk peran "gaya keenam alam." Ini adalah kesimpulan yang dicapai oleh para astronom yang menerbitkan artikel di jurnal Physical Review D.
Untuk waktu yang lama, para ilmuwan percaya bahwa alam semesta terdiri dari materi yang kita lihat, dan yang membentuk dasar dari semua bintang, lubang hitam, nebula, gugus debu, dan planet. Tetapi pengamatan pertama terhadap kecepatan pergerakan bintang di galaksi terdekat menunjukkan bahwa bintang-bintang di pinggirannya bergerak di dalamnya dengan kecepatan yang sangat tinggi, yang sekitar 10 kali lebih tinggi daripada yang diperlihatkan oleh perhitungan berdasarkan massa semua bintang di dalamnya.
Alasannya, menurut para ilmuwan saat ini, adalah apa yang disebut materi gelap - zat misterius, yang menyumbang sekitar 75% massa materi di alam semesta. Biasanya, setiap galaksi memiliki sekitar 8-10 kali lebih banyak materi gelap daripada sepupunya yang terlihat, dan materi gelap ini menahan bintang-bintang di tempatnya dan mencegahnya menyebar.
Saat ini, hampir semua ilmuwan yakin akan keberadaan materi gelap, tetapi sifat-sifatnya, selain pengaruh gravitasinya yang jelas pada galaksi dan gugus galaksi, tetap menjadi misteri dan menjadi bahan kontroversi di kalangan astrofisikawan dan kosmolog. Untuk waktu yang lama, para ilmuwan berasumsi bahwa itu terdiri dari partikel-partikel superheavy dan "dingin" - "pengecut", yang tidak menampakkan diri dengan cara apapun, kecuali untuk menarik kelompok materi yang terlihat.
Pencarian "WIMPs" yang gagal selama dua dekade terakhir telah membuat banyak ahli teori percaya bahwa materi gelap sebenarnya bisa "ringan dan halus" dan terdiri dari apa yang disebut axions - partikel ultra-ringan yang memiliki massa dan sifat serupa dengan neutrino. Pencarian pertama mereka juga berakhir dengan sia-sia, yang membuat zat tak terlihat ini semakin misterius.
Baumann dan rekan-rekannya telah merumuskan cara yang sangat tidak ortodoks untuk menemukan partikel-partikel ini dengan mempelajari apa yang terjadi di sekitar sepasang lubang hitam berputar yang bersiap untuk bergabung satu sama lain.
Seperti yang dicatat para ilmuwan, pergerakan mereka akan memiliki efek khusus pada struktur ruang-waktu di sekitarnya, berkontribusi pada munculnya sumbu dan partikel ultralight lainnya, dan mencegah pemusnahan timbal balik dan penghancuran diri.
Akibatnya, lubang hitam akan dikelilingi semacam "atmosfer" atau "awan" sumbu, sebagaimana para ilmuwan menyebut struktur ini. Ini akan berperilaku seperti atom buatan, memperlambat gerakan mereka, memancarkan gelombang gravitasi dan dengan cara khusus mempengaruhi proses penggabungan mereka.
Video promosi:
Pengaruh ini, pada gilirannya, akan terlihat secara khusus selama apa yang disebut "gelisah" - fase khusus dalam kehidupan lubang hitam yang baru lahir, saat ia membuang kelebihan energi rotasi dalam bentuk gelombang gravitasi. Pada saat ini, tidak terlihat seperti bola yang sempurna, tetapi seperti elips yang memanjang atau diregangkan, secara bertahap memperoleh bentuk "normal".
Seperti yang diperlihatkan oleh perhitungan Baumann dan rekan-rekannya, jika ada sumbu atau partikel cahaya lainnya, awan mereka akan menghilang secara tiba-tiba setelah penggabungan dan selama awal "jitter", akan melemahkan gelombang gravitasi yang dihasilkan oleh proses ini dan menyebabkan distorsi unik di dalamnya.
Bisakah fluktuasi seperti itu ditemukan? Teleskop gravitasi berbasis darat seperti LIGO dan ViRGO, menurut ahli astrofisika, tidak mungkin dapat memecahkan masalah ini, karena akan membutuhkan penemuan sepasang lubang hitam di Bima Sakti, sangat dekat dengan penggabungan. Ini sangat tidak mungkin.
Di sisi lain, observatorium orbital LISA, yang mampu melacak lubang hitam supermasif di galaksi lain, harus mampu mengatasi tugas ini, dan menemukan jejak semua kemungkinan partikel cahaya.
Jika gagasan ini membenarkan dirinya sendiri, maka pasangan lubang hitam seperti itu, seperti yang diyakini para ilmuwan, akan menjadi semacam "penumbuk gravitasi", yang mampu benar-benar mencari "fisika baru" di luar Model Standar.
