Επιστήμονες δείχνουν με υπολογισμούς ότι η σκοτεινή ύλη είναι μη ανιχνεύσιμη στα βαρυτικά κύματα

Υπολογισμοί δείχνουν ότι η σκοτεινή ύλη επηρεάζει τη διάδοση των βαρυτικών κυμάτων αλλά σε επίπεδο πολύ κάτω από την ευαισθησία των υπαρχόντων ανιχνευτών.

Αστροφυσικοί προτείνουν ότι τα βαρυτικά κύματα θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για να αποκαλύψουν ιδιότητες της σκοτεινής ύλης με πολύ όμοιο τρόπο που χρησιμοποιούνται τα σεισμικά κύματα για να διερευνήσουν τη δομή του εσωτερικού της Γης. Ωστόσο, νέοι υπολογισμοί από τον Raphael Flauger του Πανεπιστημίου της California, στο San Diego και τον Steven Weinberg του Πανεπιστημίου του Texas στο Austin υποδηλώνουν ότι οι ερευνητές είναι ακόμη κάπως μακριά από το να μελετήσουν τη σκοτεινή ύλη με αυτό τον τρόπο. Προβλέπουν ότι, ενώ η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε να επηρεάζει τα βαρυτικά κύματα, τα αποτελέσματα θα ήταν πολύ μικρά για να τα μετρήσουν οι ανιχνευτές του άμεσου μέλλοντος.

Όταν το φως περνά από το κενό σε ένα υλικό, επιβραδύνει λόγω των αλληλεπιδράσεων μεταξύ φωτεινού κύματος και των ηλεκτρομαγνητικών πεδίων στο υλικό. Οι Flauger και Weinberg προβλέπουν ότι κάτι παρόμοιο θα μπορούσε να συμβαίνει όταν ένα βαρυτικό κύμα συναντά τη σκοτεινή ύλη, οδηγώντας το κύμα να επιβραδύνει. Ωστόσο, το προβλεπόμενο αποτέλεσμα είναι μικροσκοπικό: Αλληλεπιδράσεις με τη σκοτεινή ύλη θα επιβράδυνε την ταχύτητα ενός βαρυτικού κύματος με μήκος κύματος το μέγεθος του σύμπαντος κατά περίπου ένα μέρος στο εκατομμύριο, ενώ την ταχύτητα ενός βαρυτικού κύματος παρόμοιο με αυτό που ανιχνεύτηκε από το LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) το 2015 θα τη μείωνε κατά μόνο ένα μέρος στα 10^45.

Οι Flauger και Weinberg βρήκαν επίσης ένα επιπρόσθετο αποτέλεσμα για τα αρχέγονα βαρυτικά κύματα, που προκύπτουν από τις κοσμικές δομικές αλλαγές στο πολύ πρώιμο σύμπαν. Σε αυτόν το χρόνο, η σκοτεινή ύλη θεωρείται ότι έχει κινηθεί με σχετικιστικές ταχύτητες και ότι έχει έντονα συζευχθεί με πρωτόνια και νετρόνια αλλάζοντας το πώς μπορεί να έχει αλληλεπιδράσει με τα βαρυτικά κύματα. Κάτω από αυτές τις συνθήκες, οι δυο ερευνητές προβλέπουν ότι θα πρέπει και να επιβραδύνει ένα βαρυτικό κύμα και να μειώνει το πλάτος του. Το ζευγάρι των ερευνητών λέει ότι και τα δυο αποτελέσματα είναι επί του παρόντος μη-ανιχνεύσιμα. Οι ερευνητές δεν γνωρίζουν ακόμη πώς να μετρήσουν επακριβώς την επιβράδυνση ενός βαρυτικού κύματος. Και, μέχρι τώρα, κανένας δεν έχει ανιχνεύσει αρχέγονα κύματα.

Πηγή: American Physical Society

Περισσότερα στη δημοσίευση: Gravitational waves in cold dark matter. Physical Review D.