Pozorování „otřesů“slučování černých děr pomůže vědcům zjistit, zda existují axiony, ultralehké částice temné hmoty nebo jiné kandidáty na roli „šesté síly přírody“. To je závěr, kterého dosáhli astronomové, kteří publikovali článek v časopise Physical Review D.
Vědci dlouho věřili, že vesmír se skládá z záležitosti, kterou vidíme, a která tvoří základ všech hvězd, černých děr, mlhovin, prachových shluků a planet. První pozorování rychlosti pohybu hvězd v blízkých galaxiích však ukázalo, že hvězdy na jejich okraji se pohybují v nich neuvěřitelně vysokou rychlostí, která byla asi 10krát vyšší než výpočty založené na množství všech hvězd v nich zobrazených.
Důvodem bylo podle dnešních vědců takzvaná temná hmota - záhadná látka, která představuje asi 75% hmoty hmoty ve vesmíru. Každá galaxie má obvykle asi 8-10krát více temné hmoty než její viditelný bratranec a tato temná hmota drží hvězdy na svém místě a brání jim v rozptylu.
Dnes jsou téměř všichni vědci přesvědčeni o existenci temné hmoty, ale její vlastnosti, kromě jejího zjevného gravitačního vlivu na galaxie a klastry galaxií, zůstávají tajemstvím a předmětem kontroverze mezi astrofyziky a kosmology. Vědci již dlouhou dobu předpokládají, že se skládá z superheavy a „chladných“částic - „wimps“, které se nijak neprojevují, kromě přitahování viditelných shluků hmoty.
Neúspěšné hledání „WIMP“v posledních dvou desetiletích vedlo mnoho teoretiků k přesvědčení, že temná hmota může být ve skutečnosti „lehká a načechraná“a skládá se z tzv. Axionů - ultralehkých částic podobných hmotou a vlastnostmi neutrinům. Jejich první pátrání také skončilo marně, což tuto neviditelnou látku ještě více tajemně zviditelnilo.
Baumann a jeho kolegové vytvořili vysoce neortodoxní způsob, jak tyto částice najít tím, že studují, co se děje v blízkosti dvojice rotujících černých děr, které se připravují na vzájemné sloučení.
Jak vědci poznamenali, jejich pohyb bude mít zvláštní vliv na strukturu okolního časoprostoru, přispívá ke vzniku axionů a dalších ultralehkých částic a brání jejich vzájemnému ničení a sebezničení.
V důsledku toho budou černé díry obklopeny jakousi „atmosférou“nebo „oblakem“axionů, jak vědci nazývají touto strukturou. Bude se chovat jako umělý atom, zpomalovat jejich pohyb, emitovat gravitační vlny a zvláštním způsobem ovlivňovat proces jejich sloučení.
Propagační video:
Tento vliv bude zase zvlášť výrazný během tzv. „Nervozity“- zvláštní fáze v životě nově narozené černé díry, když vypouští přebytečnou rotační energii ve formě gravitačních vln. V tuto chvíli to nevypadá jako dokonalý míč, ale jako podlouhlá nebo protažená elipsa, která postupně získává „normální“tvar.
Jak ukazují výpočty Baumanna a jeho kolegů, pokud existují axiony nebo jiné světelné částice, jejich mrak náhle zmizí po sloučení a během začátku „jitteru“oslabí gravitační vlny generované tímto procesem a zavede do nich jedinečné zkreslení.
Lze takové výkyvy nalézt? Zemské gravitační dalekohledy, jako jsou LIGO a ViRGO, podle astrofyziků pravděpodobně nebudou schopny tento problém vyřešit, protože by vyžadovaly nalezení dvou černých děr v Mléčné dráze, velmi blízko ke sloučení. To je velmi nepravděpodobné.
Na druhé straně by orbitální observatoř LISA, schopná sledovat supermasivní černé díry v jiných galaxiích, měla být schopna se s tímto úkolem vyrovnat a najít stopy všech možných světelných částic.
Pokud se tato myšlenka ospravedlní sama, pak se takové páry černých děr, jak věří vědci, stanou pro nás jakýmsi „gravitačním kolizorem“, schopným skutečně hledat „novou fyziku“nad rámec standardního modelu.