LIGO อาจค้นพบสสารมืดในอุบัติเหตุ

เมื่อนักวิทยาศาสตร์ทำงานที่ Laser Interferometer Gravitational-Observatory (LIGO) ค้นพบคลื่นความโน้มถ่วงกลับมาในเดือนกุมภาพันธ์มันเป็นจุดสิ้นสุดของการค้นหาสิ่งที่นักฟิสิกส์รู้มานานนับศตวรรษ แต่ก็ไม่สามารถตรึงและระบุได้

บางทีเราอาจสะดุดอัญมณีที่หายากจากการค้นพบนั้นและฆ่านกอายุ 100 ปีสองตัวด้วยหินก้อนเดียวโดยไม่ได้ตั้งใจ บทความใหม่ที่เขียนโดยนักฟิสิกส์ที่ Johns Hopkins University และตีพิมพ์ใน จดหมายทบทวนทางกายภาพ สำรวจว่าการรวมตัวของหลุมดำที่ผลิตคลื่นความโน้มถ่วงหรือไม่และสังเกตโดย LIGO ก็มีสัญญาณที่ยืนยันการมีอยู่ของสสารมืด

สสารมืดตั้งสมมติฐานครั้งแรกในปี 1922 คิดเป็นร้อยละ 85 ของสสารทั้งหมดในจักรวาล แต่ต่างจากเรื่องธรรมดานักวิทยาศาสตร์ไม่สามารถสังเกตและวัดได้ เรารู้ว่ามันมีอยู่เพราะเราเห็นสิ่งประหลาดเกิดขึ้นในจักรวาลที่อาจเป็นผลมาจากการสะสมจำนวนมากของสสารที่สร้างผลความโน้มถ่วง น่าเสียดายที่มันยังคงซ่อนอยู่ - และนักวิทยาศาสตร์ใช้เวลาเกือบหนึ่งศตวรรษเพื่อมองหาสิ่งที่ไม่มีประโยชน์

ย้อนกลับไปในเดือนกุมภาพันธ์นักวิทยาศาสตร์ได้ใช้เครื่องวัดระดับสัญญาณคู่หนึ่งเพื่อสังเกตสัญญาณจาง ๆ อย่างมาก - เสียงร้องเจี๊ยบ - ซึ่งเป็นผลมาจากคลื่นความโน้มถ่วง (ส่วนใหญ่จะเป็นระลอกคลื่นในกาลอวกาศที่เกิดจากพลังงานสูง) ในกรณีนี้มันเป็นหลุมดำสองหลุมแต่ละอันมีมวลมากกว่าดวงอาทิตย์ของเราประมาณ 30 เท่าชนเข้ากับโลกอีก 1.3 พันล้านปีแสง การชนนั้นปล่อยพลังงาน 5.3x10 ^ 47 จูล

ทีมวิจัยของ JHU เริ่มสงสัยว่าสัญญาณ LIGO นั้นมีอะไรเพิ่มเติมหรือไม่ - สิ่งที่เกี่ยวข้องกับสสารมืด การตรวจสอบทั้งหมดมุ่งเน้นไปที่สิ่งที่เรียกว่าหลุมดำดั่งเดิม (PBHs) ซึ่งเป็นสมมติฐานแรกโดยสตีเฟ่นฮอว์คิงในปี 1971 ซึ่งชี้ให้เห็นว่าเอกภพยุคแรกนั้นประกอบไปด้วยบริเวณที่หนาแน่นหลายแห่ง ในขณะที่หลุมดำปกติเป็นผลมาจากการยุบของดาว PBHs เป็นพื้นที่เหล่านี้ยุบตัว ดังนั้นดาวฤกษ์ยุคแรกน่าจะก่อตัวขึ้นใกล้กับ PBHs เหล่านี้ซึ่งมีขนาดเล็กพอที่จะเคลื่อนที่ไปรอบ ๆ รัศมีกาแลคซีได้บ่อยครั้ง - ส่วนหนึ่งของกาแลคซีที่คิดว่าสสารมืดมีอยู่เป็นหลัก

แม้ว่าความคิดที่ว่า PBHs จะออกมาจริง ๆ แล้วมีการดำน้ำในทศวรรษที่ผ่านมาหรือไม่นักฟิสิกส์บางคนยังคิดว่าพวกเขาอาจเป็นไปได้ ทีม JHU ไม่จำเป็นต้องเสนอหลักฐานยืนยันใด ๆ ว่าสัญญาณ LIGO แสดงสสารมืด แต่พวกเขาสรุปว่าการวัดไม่ได้ยกเว้นความคิดของอัตราที่คาดการณ์ไว้สำหรับการรวม PBHs ภายในรัศมีดาราจักร

“ การแยกแยะว่าเหตุการณ์ คลื่นความโน้มถ่วง บุคคลใดหรือแม้แต่บางเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นมาจาก PBH สสารมืด หรือแหล่งกำเนิดทางดาราศาสตร์แบบดั้งเดิมมากกว่านี้จะน่ากลัว ยังมีโอกาสบางอย่าง เห็นได้ชัดว่าการรวมกันของ PBH จะกระจายตัวมากขึ้นเช่นรัศมีขนาดเล็ก (สสารมืด) และจึงมีโอกาสน้อยที่จะพบในหรือใกล้กาแลคซีส่องสว่างกว่าการควบรวม หลุมดำ จากแหล่งดาราศาสตร์แบบดั้งเดิมมากขึ้น"

กล่าวอีกนัยหนึ่งเรายังไม่สามารถสรุปได้ว่าสัญญาณ LIGO ก็ไม่ได้ เกิดจาก PBH ที่เกี่ยวข้องกับสสารมืด ทีม JHU แนะนำให้เน้นการศึกษามวลทางดาราศาสตร์ในรัศมีกาแลคซีซึ่งไม่สามารถเชื่อมโยงกับแหล่งที่รู้จักได้อย่างแน่นอน

มีสิ่งหนึ่งที่แน่นอน: การค้นหาสสารมืดเพิ่งจะได้รับความแปลกใหม่