Může to být jen hluk.
Ale může to být i samotný šepot vesmíru, odhalující nám tajemství, o kterých jsme dříve nevěděli. Vědci z Massachusetts Institute of Technology (MIT) a jejich evropští partneři vyvinuli novou metodu skenování gravitačních vln pro otisky prstů temné hmoty. Mluvíme o velmi temné hmotě, která obklopuje splývající černé díry.
Víte, jak se spojují černé díry? Tato událost vytváří vlnky v časoprostoru, které detekujeme na Zemi. Teorie zní takto: Pokud se černé díry srazí při pohybu hustou mlhou neviditelné hmoty, tato „mlha“ by měla tyto vlnky mírně narušit. Jen trochu. Představte si rozdíl mezi lžící šlehající hustou polévku a lžící, která míchá čistý vývar.
Tým vědců se neomezil jen na dohady. Stavěli modely. Nejprve simulovali tanec dvou černých děr, který skončil jejich sloučením, ve vakuu. Pak – stejný proces, ale s předměty ponořenými do hustých oblaků temné hmoty. Poté se výzkumníci obrátili na datové archivy.
Otevřená data ze spolupráce LIGO-Virgo-KAGRA (LVK).
Analyzovali první tři série pozorování pomocí těchto ultracitlivých detektorů. Stovky signálů. Většina z nich byla vyřazena jako nevýznamná. Vědci se zaměřili na 28 nejčistších a nejhlasitějších událostí.
Dvacet sedm z nich? Nudný. Standardní fúze ve vakuu. Nic neočekávaného.
Jedna věc vynikla.
GW190728. Zaznamenáno 28. července 2019. Data naznačují, že ke sloučení nedošlo v prázdném prostoru. Stalo se to v „davu“. V hustém shluku temné hmoty.
Než začnete sahat po šampaňském. Počkejte.
Jedná se o nepotvrzený objev temné hmoty. V žádném případě. To je jen náznak. Statistická preference jednoho modelu před jiným. To znamená, že pokud by byla data zpracovávána pomocí šablony temné hmoty, událost GW190728 by odpovídala modelu lépe než hypotéza vakuové fúze. To je povzbudivé, ano, ale je potřeba více důkazů. A mělo by jich být hodně.
Josue Aurkeotea z MIT to říká na rovinu. Bez nástrojů, jako je ten, který jeho tým vyvinul, bychom stále detekovali sloučení černých děr. Ale mylně bychom se domnívali, že se to stalo ve vzduchoprázdnu. Chyběl by nám kontext. Nyní si alespoň můžeme správně položit otázku.
Proč je to vůbec možné?
Protože černé díry jsou gravitační monstra.
Temná hmota je od přírody nepolapitelná. Nesvítí. Neodráží světlo. Sotva interaguje s něčím jiným než samotnou gravitací. Astronomové si to uvědomili před desítkami let, když si uvědomili, že galaxie se otáčejí příliš rychle. Nějaká neviditelná síla je držela pohromadě. Věříme, že toto „něco“ tvoří 85 % veškeré hmoty ve vesmíru.
Zde přichází na řadu podivná část fyziky. Některé teorie tvrdí, že temná hmota se může skládat z ultralehkých částic nazývaných „světelné skaláry“. Když se tyto částice přiblíží k rychle rotující černé díře, dojde k jevu zvanému superradiance. Černá díra na ně přenáší svůj spin. Nasype do nich rotační energii. Tento proces může vytvořit hustý mrak – v podstatě „světelný mrak“ – kolem díry.
Tento mrak má hmotnost. Tato hmota interaguje s černou dírou před jejich poslední srážkou. A tato interakce? Mění to „hudbu“ setkání. Tvar gravitační vlny je zkreslený.
Právě tento signál hledal tým Aurkeotea.
Došlo k události GW190728 poblíž „světelného mraku“? Matematika říká: “Možná.” Statistiky prohlašují: “Nejednoznačné.”
Proč je to vůbec nutné?
Protože nám dochází místa, kam se podívat. Temnou hmotu nevidíme přímo. Můžeme jen hádat, jak je těžký. Tento přístup nám umožňuje zkoumat v mnohem menším měřítku než dříve.
„Jsou to vzrušující časy,“ říká Soumen Roy, spoluautor studie, který byl zodpovědný za analýzu dat.
Nemá chybu.
Sedíme tady na Zemi, chytáme gravitační vlny, které se šíří miliardy let, a doufáme, že v matrici dojde k závadě. GW190728 může být tato závada. Nebo se vesmír chová divně z jiných důvodů. Nezávislé skupiny by měly tuto práci přezkoumat. Modely potřebují objasnění. Jsou vyžadována nová data.
Do té doby tato otázka visí ve vzduchu, zůstává nezodpovězená a svůdná svou intrikánskou povahou.
Pokud bude další sloučení znít jako vakuum… udělá to temnou hmotu ještě divnější, než jsme si mysleli?
