به گزارش خبرگزاری ایمنا و به نقل از ساینس دیلی، ماده تاریک یکی از بزرگترین معماهای فیزیک مدرن است؛ مادهای نامرئی که نه نور گسیل میکند و نه بازتاب میدهد، اما بنا بر برآوردها بخش عمده جرم جهان را تشکیل میدهد. اکنون دانشمندان دانشگاه آمستردام راه تازهای پیشنهاد کردهاند که شاید بتوان با استفاده از امواج گرانشی، رد این ماده گریزان را در اطراف سیاهچالهها شناسایی کرد.
این پژوهش به سرپرستی رودریگو ویسنته و با همکاری تئوفانس کاریداس و جیانفرانکو برتونه از مؤسسه فیزیک و مرکز برتری GRAPPA انجام شده و نتایج آن در نشریه Physical Review Letters منتشر شده است، محققان یک مدل نظری پیشرفته بر پایه نسبیت عام اینشتین توسعه دادهاند که نشان میدهد چگونه ماده اطراف سیاهچاله، از جمله ماده تاریک، میتواند شکل امواج گرانشی را تغییر دهد.
تمرکز اصلی این تحقیق بر سامانههایی موسوم به «الهامهای با نسبت جرم بسیار نابرابر» یا EMRI است، در این سامانهها یک جرم کوچک و چگال مانند یک سیاهچاله ستارهای به دور یک سیاهچاله بسیار پرجرم، بهطورمعمول در مرکز کهکشان، میچرخد، این جرم کوچک بهتدریج به سمت سیاهچاله بزرگتر سقوط میکند و در این فرآیند، برای مدتهای طولانی امواج گرانشی تولید میشود.
مأموریت فضایی آینده آژانس فضایی اروپا با نام LISA که قرار است در سال ۲۰۳۵ پرتاب شود، قادر خواهد بود چنین سیگنالهایی را برای ماهها یا حتی سالها رصد کند. برخی از این رویدادها شامل صدها هزار تا میلیونها مدار هستند و اگر بهدقت مدلسازی شوند، میتوانند مانند «اثر انگشت کیهانی» اطلاعات بسیار دقیقی از محیط اطراف سیاهچالهها در اختیار دانشمندان بگذارند.
اهمیت اصلی این پژوهش در آن است که برای نخستینبار یک چارچوب کاملاً نسبیتی برای بررسی اثر محیط اطراف سیاهچالهها ارائه میدهد، در مطالعات پیشین بیشتر از تقریبهای ساده نیوتنی استفاده میشد که بسیاری از اثرات فیزیکی ظریف را نادیده میگرفت، مدل جدید، تعامل کامل ماده و فضا-زمان را طبق نظریه اینشتین در نظر میگیرد و پیشبینی دقیقتری از تغییرات مدار و شکل امواج گرانشی ارائه میدهد.
یکی از نتایج مهم این مدل، امکان شناسایی «تراکمها» یا «خارهای» ماده تاریک در اطراف سیاهچالههای پرجرم است. پژوهشگران نشان میدهند که چنین ساختارهایی میتوانند اثرات قابلاندازهگیری در سیگنالهای امواج گرانشی بر جای بگذارند؛ اثراتی که رصدخانههای فضایی آینده قادر به تشخیص آن خواهند بود، دانشمندان امیدوارند در بلندمدت، امواج گرانشی به ابزاری نوین برای ترسیم نقشه توزیع ماده تاریک در جهان و درک ماهیت بنیادی آن تبدیل شوند (گامی مهم برای پاسخ به یکی از عمیقترین پرسشهای کیهانشناسی).
نظر شما