Furcsa gravitációs hullám visszhangok lehetővé tehetik számunkra, hogy megvizsgáljuk a sötét anyagot

A gravitációs hullámok egy illusztrációja.

Amikor a gravitációs hullámok masszív objektumokon haladnak át, visszhangot hoznak létre, ami lehetővé tehetik számunkra, hogy megvizsgáljuk az objektumokat, amiket másként nem látunk, beleértve a sötét anyagot is.

Az egész univerzum gravitációs hullámokkal, masszív objektumok mozgása okozta fodrozódásokkal a téridőben van elborítva. Ahogy keresztüláramlanak dolgokon, mint a csillagok, bolygók, e hullámok részei lelassulnak és az eredeti fodor mögött egyfajta visszhangban haladnak, ami lehetővé teszi az égi objektumok vizsgálatát, amiket nem látunk – lehet, hogy még a sötét anyagot is. Csak az univerzum legmasszívabb objektumai hoznak létre mérhető gravitációs hullámokat. A legtöbb azok közül, amiket érzékeltek eddig, fekete lyuk párok egyesüléséből származott. Ahogy a fekete lyukak mozognak, fodrozódásokat hoznak létre, amik megközelítőleg fénysebességgel haladnak kifelé. De más kozmikus objektumok gravitációja, még a fekete lyukaknál kevésbé masszívak is, képesek lelassítani a fodrozódásokat, ahogy azok elhaladnak mellettük. A hullámok lelassult részei aztán később a detektorainkhoz érkeznek, amiben a kutatók egy gravitációs villanást hívnak. Glenn Starkman és Craig Copi az ohioi Case Western Reserve University fizikusai kiszámolták, hogy fog ez hatni a gravitációs hullámokra, amit a Földön érzékelünk. Azt találták, hogy a viszonylag masszív objektumok által létrehozott gravitációs villanások, mint például a csillagok, elvileg felfedezhetők a jelenleg rendelkezésre álló detektorokkal. „Használhatunk gravitációs hullámokat, hogy felfedezzük az univerzumot – hogy felfedezzük az univerzum tartalmát, nem csak a gravitációs hullámok forrásait." – mondja Starkman.

Mivel a gravitációs hullámok közvetlenül keresztülhaladnak mindenen, még arra is lehetőséget nyújt, hogy neutroncsillagok, vagy más egzotikus kozmikus objektumok belsejébe pillantsunk.

Ha a sötét anyag – egy rejtélyes anyag, amiről úgy vélik, hogy minden anyag 80%-át alkotja – létezik masszív objektumok, vagy részecskék sűrű csoportjainakk formájában, ez a módszer segíthet még ennek természetét is vizsgálni.

„Ezek a hatások különösen figyelemreméltóak, mert módot nyújtanak arra, hogy a gravitácós hullámokat használjuk arra, hogy esetlegesen megismerjünk olyan objektumokat, amik nem feltétlenül bocsátanak ki gravitációs hullámokat egyáltalán. Ez magába foglal dolgokat, amik nem lépnek kölcsönhatásba a fénnyel, mint például a sötét anyag jelöltek. Csak egy gravitációs hullámot kell megfigyelnünk, ami a kérdéses objektum mögül jön." – mondja Lucy McNeill a japán Kyoto Egyetem fizikusa.

A gravitációs hullámok egy illusztrációja. Forrás: https://www.newscientist.com/article/2305911-strange-gravitational-wave-echoes-may-let-us-probe-dark-matter/

„Minden gravitációs hullám kellene rendelkezzen ezekkel a villanásokkal. Csak az a kérdés, hogy milyen erősek ezek a jelek." – mondja Starkman. Ő és Copi kiszámolták, hogy a villanásoknak tipikusan körülbelül 10%-kal erősebbnek kell lennie, mint a gravitációs hullámok, amik létrehozzák őket. A jelenlegi detektor érzékenységgel ez azt jelenti, hogy képesnek kellene lennünk észreveni körülbelül 3 évente egyet.

„Ha ez igaz, ez meglehetősen izgalmas volna. Sok technikai problémát látok előre abban, hogy valóban képesek vagyunk magabiztosan kinyerni ezeket a jeleket abból az egy eseményből. Jelentősen érzékenyebb gravitációs hullám detektorokra lehet szükségünk." – mondja Paul Lasky az ausztrál Monash Egyetem fizikusa.

A kutatók most gravitációs hullám megfigyelőkkel dolgoznak, hogy kiszámolják, hogy lehetünk képesek azonosítani a gravitációs villanásokat és mit tudnánk tanulni a forrásaikról. „ A csillagok elhalványulhatnak és a sötét anyag lehet, hogy sose ragyog, de a gravitáció elől nem tudnak elbújni." – mondja Starkman.

(Forrás: New Scientist)