Mohli bychom objevit temnou hmotu náhodou. A to se mohlo stát už v roce 2019.
To zatím není potvrzený objev. Vědci však studují účinky srážek černých děr – vlnění v časoprostoru – a věří, že v tomto stroji je duch. Jmenovitě: stín oblaku temné hmoty.
Fyzici z USA a Evropy předložili novou teorii. Pokud se dvě černé díry srazí uvnitř hustého mračna této neviditelné látky, gravitační vlny přenášené vesmírem nesou jedinečný podpis. Jako otisk prstu zanechaný v prachu.
Vědci své výpočty otestovali na desítkách zaznamenaných událostí. Téměř všechny se ukázaly jako nudné fúze ve vzduchoprázdnu. Prostě standardní vesmírné násilí v prázdnotě.
Jedna událost byla ale jiná.
Případ z července 2019 – označený GW190720 – nezapadá do čistého vzoru sloučení. Skvěle ale zapadá do modelu černých děr tančících v husté mlze ultralehkých částic.
Je to provokativní. To není důkaz. Ale to je náznak.
“Použití černých děr k hledání temné hmoty by bylo fantastické.”
Rodrigo Vicente z Amsterdamské univerzity věří, že to otevírá zcela nový prostor pro výzkum. Menší váhy. Místa, kterých se nemůžeme dotknout, ale můžeme je pouze „naslouchat“.
Podívejme se na souvislosti, protože bez znalosti historie nelze posoudit celou škálu očekávání.
V roce 1916 Einstein prohlásil, že gravitace je zakřivení časoprostoru. Předpověděl, že masivní objekty pohybující se dostatečnou rychlostí – jako jsou neutronové hvězdy nebo černé díry – „zatřesou“ vesmírem jako zvon. Tyto vibrace jsou gravitační vlny.
Ale toto „zvonění“ bylo zřetelně slyšet až v roce 2016. Observatoř LIGO tento signál zachytila. Od té doby byly zaznamenány stovky takových „hovorů“. Každý signál vypráví příběh o hmotnostech zúčastněných objektů. Obvykle je vše jednoduché: velká díra pohltí malou, dvě neutronové hvězdy se spojí a explodují.
Ale co jiného je v místnosti, když dojde ke sloučení?
Nová studie klade právě tuto otázku.
Temná hmota tvoří většinu hmoty ve vesmíru. Nevíme, co to je. Víme jen, že přitahuje jiné předměty. Podle jedné populární teorie se skládá z ultralehkých částic, které se chovají jako vlny. Pokud do tohoto vlnového pole umístíte rotující černou díru, bude kolem ní táhnout hmotu. Ona kroutí tuto mlhu.
Když se blíží druhá černá díra, aby se srazila s první, tato „mlha“ poskytuje odpor. Změní tanec. Výsledkem je, že výsledná gravitační vlna vypadá trochu jinak. Je to jiné než splynutí v dokonalém vakuu.
Výzkumníci vytvořili model takového zásahu. Následně analyzovali 28 signálů ze sítě LVK – jedná se o detektory LIGO v USA, Virgo v Itálii a KAGRA v Japonsku.
Dvacet sedm signálů odpovídalo vakuovým fúzím. Čistý. Předvídatelný.
Událost GW190720 se objevila se špinavějším signálem. Přesně tak, jak by se dalo očekávat, že by to bylo, kdyby byla přítomna temná hmota, hustá a hmatatelná, zasahující do posledních okamžiků před dopadem.
Je to nezvratný důkaz?
Ne.
José Aurrecochea z Massachusettského technologického institutu (MIT) říká, že statistiky jsou příliš slabé na to, aby deklarovaly vítězství. Říká, že práci musí přezkoumat nezávislé skupiny. V tuto chvíli se jen škrábeme na povrch problému.
“Bez modelů křivek, jako je ten náš, bychom mohli detekovat sloučení černých děr v temné hmotě, ale klasifikovat je tak, že k nim došlo ve vakuu.”
V tom spočívá riziko. Mohli jsme je slyšet celou dobu, ale říkali jsme jim jinak.
Nejistota však zůstává obrovská. Možná temná hmota netvoří mraky. Možná se jedná o WIMP (slabě interagující masivní částice). Možná se jedná o MACHO (masivní kompaktní halo objekty). Možná interaguje s elektromagnetismem. Nebo možná vůbec neexistuje a my jen špatně rozumíme gravitaci.
Prostor je hlasitý. Data tam jsou. Ale odpověď je stále skryta v hluku. Pokračujeme v naslouchání.
