LIGO Mungkin Telah Menemui Masalah Gelap pada Kemalangan

Apabila para saintis yang bekerja di Observatorium Gelombang Gravitational-Laser Interferometer (LIGO) menemui gelombang graviti semula pada bulan Februari, ia menandakan berakhirnya pencarian selama satu abad untuk sesuatu ahli fizik yang tahu wujud, tetapi tidak dapat mengetepikan dan mengenal pasti.

Mungkin kita terjumpa permata yang jarang ditemui dengan penemuan itu, dan secara tidak sengaja membunuh dua burung berusia 100 tahun dengan satu batu. Satu kertas baru yang ditulis oleh pakar fizik di Johns Hopkins University dan diterbitkan di Surat Pemeriksaan Fizikal menyiasat sama ada penggabungan lubang hitam yang menghasilkan gelombang graviti dan diperhatikan oleh LIGO juga mengandungi isyarat yang mengesahkan adanya masalah gelap.

Perkara gelap, yang pertama dihipotesiskan pada tahun 1922, membentuk 85 peratus daripada semua perkara di alam semesta. Tetapi tidak seperti perkara biasa, saintis tidak pernah dapat memerhatikannya dan mengukurnya. Kita tahu ia wujud, kerana kita telah melihat beberapa perkara aneh yang berlaku di alam semesta yang hanya dapat hasil dari beberapa pengumpulan bahan besar yang menghasilkan kesan graviti. Malangnya, ia masih tersembunyi - dan para saintis menghabiskan hampir satu abad mencarinya tanpa sia-sia.

Kembali pada bulan Februari, saintis menggunakan sepasang interferometer untuk memerhatikan isyarat yang sangat lemah - menggelepar - yang disebabkan oleh gelombang graviti (pada dasarnya riak di ruang yang dihasilkan oleh peristiwa tenaga tinggi). Dalam contoh ini, ia adalah dua lubang hitam - masing-masing kira-kira 30 kali lebih besar daripada matahari kita - bertaburan satu sama lain 1.3 bilion tahun cahaya dari Bumi. Perlanggaran itu mengeluarkan 5.3 × 10 ^ 47 joule dalam tenaga.

Pasukan penyelidik JHU mula tertanya-tanya jika isyarat LIGO juga mengandungi sesuatu yang lebih - sesuatu yang berkaitan dengan masalah gelap. Seluruh siasatan menumpukan perhatian kepada sesuatu yang dipanggil lubang hitam primordial (PBHs) - sebuah hipotesis pertama yang dibintangi oleh Stephen Hawking pada tahun 1971 yang mencadangkan alam semesta awal terdiri daripada beberapa kawasan padat yang berbeza yang dipenuhi dengan bahan kosmik mentah yang membentuk badan bintang. Walaupun lubang hitam biasa adalah hasil daripada runtuhan bintang, PBH adalah kawasan-kawasan ini runtuh pada diri mereka sendiri. Oleh itu, bintang-bintang awal akan membentuk rapat dengan PBH ini, yang cukup kecil untuk menimbulkan kerap di sekeliling halo galaksi - bahagian galaksi di mana benda gelap dianggap wujud.

Walaupun idea bahawa PBHs benar-benar di luar sana telah menyelam dalam dekad yang lalu atau lebih, sesetengah ahli fizik masih menganggap mereka mungkin. Pasukan JHU tidak semestinya menawarkan sebarang bukti afirmatif bahawa isyarat LIGO menggambarkan perkara gelap; sebaliknya mereka menyimpulkan bahawa ukuran tidak mengecualikan tanggapan mengenai kadar yang diharapkan untuk menggabungkan PBH dalam halo galaksi.

"Membezakan sama ada sebarang kejadian gelombang graviti individu, atau bahkan beberapa kejadian, dari PBH perkara gelap atau lebih banyak sumber astrophysical tradisional akan menjadi sangat menakutkan. Namun, terdapat beberapa prospek. Kebanyakannya, penggabungan PBH akan diagihkan sama seperti skala gelap kecil gelap dan oleh itu kurang dijumpai di dalam atau berhampiran galaksi bercahaya daripada lubang hitam merger daripada sumber astrophysical yang lebih tradisional."

Dalam erti kata lain, kita belum dapat menyimpulkan bahawa isyarat LIGO tidak yang disebabkan oleh PBH yang berkaitan dengan perkara gelap. Pasukan JHU mencadangkan memfokuskan kajian terhadap jisim astrofisikal dalam jarak galaksi yang tidak dapat disimpulkan secara bersambung dengan sumber yang diketahui.

Satu perkara yang pasti: pencarian perkara gelap hanya mendapat peluh.