Pengamatan penggabungan galaksi kerdil menggunakan LISA observatorium gravitasi yang mengorbit akan membantu para astronom memahami apakah materi gelap yang berat itu ada dan sifat apa yang dimilikinya. Artikel fisikawan teoritis diterbitkan dalam surat jurnal Astrofisika.
“Kami telah menunjukkan bahwa frekuensi merger antara galaksi kerdil dan lubang hitam di pusatnya akan secara langsung bergantung pada seberapa banyak materi gelap yang ada di dalamnya. Saat ini para ahli teori percaya bahwa seharusnya ada banyak, itulah sebabnya kami menduga untuk waktu yang lama hal itu akan mempengaruhi sifat kosmologis mereka,”kata Lucio Mayer dari Universitas Zurich (Swiss).
Benang alam semesta
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 bintang di galaksi terdekat menunjukkan bahwa bintang-bintang di pinggiran bergerak dengan kecepatan yang luar biasa tinggi, sekitar sepuluh kali lebih tinggi daripada perhitungan berdasarkan massa semua bintang yang ditunjukkan.
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 delapan hingga sepuluh kali lebih banyak materi gelap daripada sepupunya yang terlihat, dan materi gelap ini menahan bintang-bintang di tempatnya dan mencegahnya menyebar.
Pencarian jejak materi gelap yang gagal di Bumi, seperti yang dicatat Meyer, membuat banyak ilmuwan meragukan keberadaannya pada prinsipnya atau bahwa ia terdiri dari partikel superheavy dan "dingin" - "WIMPs" yang tidak memanifestasikan dirinya dengan cara apa pun selain menarik cluster yang terlihat masalah.
Mayer dan koleganya merenungkan di mana dan bagaimana jejak paling "dapat diandalkan" dari bentuk materi gelap ini dapat ditemukan. Perhatian mereka tertuju pada objek yang diprediksi oleh teori kosmologi konvensional seharusnya terdiri hampir seluruhnya dari substansi ini - galaksi katai paling redup.
Video promosi:
Ruang "mixer"
Para ilmuwan telah menciptakan model komputer dari "megacities bintang" semacam itu, yang memungkinkan mereka untuk mendorong mereka terhadap satu sama lain dan objek lain, serta mengubah rasio massa materi terlihat dan materi gelap, serta distribusinya di galaksi.
Perhitungan ini secara tidak terduga menunjukkan bahwa perilaku lubang hitam pusat di galaksi seperti itu, serta frekuensi penggabungannya, akan sangat bergantung pada keberadaan materi gelap dan salah satu sifat khususnya - seberapa besar perbedaan kepadatannya di pinggiran dan pusat katai ini.
Ternyata lubang hitam dapat mendekati satu sama lain, membentuk pasangan dekat dan bergabung hanya dalam kasus-kasus tersebut jika materi gelap tersebar sangat tidak merata di galaksi tersebut. Karenanya, mengamati frekuensi penggabungan mereka dapat memberi tahu kita bagaimana materi gelap didistribusikan ke seluruh alam semesta dan apakah secara prinsip ia ada.
Bagaimana cara menghitung "kecelakaan kosmik" seperti itu? Lubang hitam supermasif yang mengorbit dalam jarak yang dekat akan memancarkan gelombang gravitasi frekuensi sangat rendah. Mereka tidak akan terlihat oleh teleskop berbasis darat, tetapi terlihat baik oleh LISA observatorium gravitasi yang mengorbit, yang konstruksinya akan dimulai pada paruh kedua tahun 2020.
Ini adalah satu set tiga satelit yang harus melacak fluktuasi ruang-waktu, mengamati bagaimana gelombang gravitasi membelokkan jalur sinar laser yang menghubungkan ketiga perangkat LISA.
Meyer dan rekan-rekannya berharap observasi dengan LISA akan membantu para ilmuwan memastikan keberadaan materi gelap dan teori mana yang menjelaskan strukturnya lebih mendekati untuk memecahkan misteri kehidupan alam semesta.
