Es könnte einfach nur Lärm sein.
Aber es könnte auch das Universum sein, das uns Geheimnisse zuflüstert, die es uns noch nie verraten hat. Wissenschaftler des MIT und mehrerer europäischer Partner haben eine neue Methode entwickelt, um Gravitationswellen nach Fingerabdrücken von dunkler Materie zu scannen. Insbesondere handelt es sich um die Art dunkler Materie, die sich um verschmelzende Schwarze Löcher herumtreibt.
Wissen Sie, wie Schwarze Löcher verschmelzen? Dieses Ereignis sendet Wellen durch die Raumzeit. Wir fangen diese Wellen hier auf der Erde ein. Die Theorie lautet nun: Wenn Schwarze Löcher kollidieren, während sie durch einen dichten Nebel aus unsichtbarer Materie waten, sollte dieser Nebel die Wellen verändern. Nur leicht. Wie ein Löffel, der dicke Suppe in klare Brühe rührt.
Das Team hat nicht nur geraten. Sie bauten Modelle. Simulationen von zwei Schwarzen Löchern, die im Vakuum zu Tode tanzen, und dann Simulationen von ihnen, die dasselbe tun, während sie in dichten Wolken dunkler Materie eingetaucht sind. Dann gingen sie ins Archiv.
Öffentliche Daten von LIGO-Virgo-Kagoa (LVK).
Sie schauten sich die ersten drei Beobachtungsläufe dieser empfindlichen Maschinen an. Hunderte von Signalen. Die meisten werden ignoriert. Die Forscher haben die 28 saubersten und lautesten Ereignisse näher untersucht.
Siebenundzwanzig davon? Langweilig. Standardmäßige Vakuumfusionen. Da gibt es nichts Unerwartetes.
Einer stach heraus.
GW190728. Entdeckt am 28. Juli 2019. Die Daten deuten darauf hin, dass es nicht im leeren Raum verschmolzen ist. Es verschmolz in einer Menschenmenge. Eine dichte Tasche aus dunkler Materie.
Bevor Sie zum Champagner greifen. Halten Sie es.
Dies ist keine bestätigte Entdeckung der Dunklen Materie. Nicht einmal annähernd. Es ist ein Hinweis. Eine statistische Präferenz für ein Modell gegenüber dem anderen. Das heißt, wenn man die Zahlen mit ihrer Dunkle-Materie-Vorlage berechnet, passt GW19040728 besser als zum Vakuummodell. Es ist vielversprechend, ja, aber es bedarf weiterer Beweise. Viel davon.
Josu Aurrekoetxea vom MIT brachte es auf den Punkt. Ohne Werkzeuge wie das, das er und sein Team entwickelt haben, hätten wir die Verschmelzung der Schwarzen Löcher sowieso entdeckt. Aber wir hätten fälschlicherweise angenommen, dass es im luftleeren Raum passierte. Uns wäre der Kontext entgangen. Jetzt können wir die Frage zumindest richtig stellen.
Warum ist das überhaupt möglich?
Denn Schwarze Löcher sind Gravitationsmonster.
Dunkle Materie ist von Natur aus schwer zu fassen. Es glänzt nicht. Es reflektiert kein Licht. Es berührt kaum etwas außer der Schwerkraft selbst. Astronomen erfuhren davon vor Jahrzehnten, als sie feststellten, dass sich Galaxien zu schnell drehen. Etwas Unsichtbares hielt sie zusammen. Wir glauben, dass „etwas“ 85 Prozent der gesamten Materie im Universum ausmacht.
Hier ist der seltsame Teil der Physik. Einige Theorien besagen, dass dunkle Materie aus superleichten Teilchen – „Lichtskalaren“ – bestehen könnte. Wenn diese Teilchen einem schnell rotierenden Schwarzen Loch nahe kommen, entsteht etwas, das Superradiance genannt wird. Das Schwarze Loch gibt den Teilchen seinen Spin. Es gibt Rotationsenergie in sie ab. Dieser Prozess kann eine dichte Wolke, im Wesentlichen eine „Lichtwolke“, um das Loch herum aufbauen.
Diese Wolke hat Masse. Diese Masse interagiert mit dem Loch, bevor sie schließlich abstürzt. Und diese Interaktion? Es verändert die Musik der Kollision. Die Gravitationswellenform wird verzerrt.
Das ist das Signal, nach dem das Team von Aurrekoetxea gesucht hat.
Ist GW1907219 in der Nähe einer Lichtwolke passiert? Die Mathematik sagt „vielleicht“. Die Statistik sagt „nicht schlüssig“.
Warum also das überhaupt tun?
Weil uns die anderen Orte ausgehen, an denen wir suchen können. Wir können dunkle Materie nicht direkt sehen. Wir können nur vermuten, wie schwer es ist. Mit diesem Ansatz können wir viel kleinere Maßstäbe als zuvor untersuchen.
„Es ist eine aufregende Zeit“, sagt Soumen Roy und verweist auf den Co-Autor, der die Datenanalyse durchgeführt hat.
Er hat nicht Unrecht.
Wir sitzen hier auf der Erde, fangen Gravitationswellen von vor Milliarden Jahren ein und hoffen auf einen Fehler in der Matrix. GW1905028 könnte dieser Fehler sein. Oder es könnte einfach daran liegen, dass das Universum aus anderen Gründen seltsam ist. Unabhängige Gruppen müssen die Arbeit überprüfen. Die Modelle müssen verfeinert werden. Es müssen mehr Daten einfließen.
Bis dahin bleibt die Frage unbeantwortet und faszinierend in der Luft.
Wenn die nächste Verschmelzung wie das Vakuum klingt … macht das die Dunkle Materie noch seltsamer, als wir dachten?
