Vaatlused kääbusgalaktikate ühinemiste kohta orbiidil oleva gravitatsioonivaatluskeskuse LISA abil aitavad astronoomidel mõista, kas raske tumeaine on olemas ja millised omadused sellel on. Teoreetiliste füüsikute artikkel avaldati astrofüüsikalistes ajakirjade kirjades.
Oleme näidanud, et kääbusgalaktikate ja nende keskuste mustade aukude ühinemissagedus sõltub otseselt sellest, kui palju tumeainet nende sees leidub. Täna usuvad teoreetikud, et seda peaks olema palju, mistõttu kahtlustasime pikka aega, et see mõjutab nende kosmoloogilisi omadusi,”ütles Lucio Mayer Zürichi ülikoolist (Šveits).
Universumi niidid
Pikka aega uskusid teadlased, et universum koosneb ainest, mida me näeme ja mis on aluseks kõigile tähtedele, mustadele aukudele, udukogudele, tolmukobaratele ja planeetidele. Kuid esimesed tähelepanekud tähtede kiiruse kohta lähedal asuvates galaktikates näitasid, et äärelinna tähed liiguvad võimatult suure kiirusega, umbes kümme korda suuremad kui kõigi tähtede masside põhjal tehtud arvutused.
Selle põhjuseks oli tänapäeva teadlaste sõnul nn tumeaine - salapärane aine, mis moodustab umbes 75% universumi aine massist. Tavaliselt sisaldab iga galaktika umbes kaheksa kuni kümme korda rohkem tumeainet kui nähtav sugulane ning see tumeaine hoiab tähti paigal ja takistab nende hajumist.
Ebaõnnestunud tumeaine jälgede otsimine Maalt, nagu Meyer märgib, paneb paljusid teadlasi kahtlema, kas see põhimõtteliselt eksisteerib või koosneb see ülirasketest ja "külmadest" osakestest - "WIMP-idest", mis ei avaldu muul viisil kui nähtavate klastrite ligimeelitamine asja.
Mayer ja tema kolleegid mõtisklesid selle üle, kust ja kuidas võiks selle tumeaine vormi kõige usaldusväärsemaid jälgi leida. Nende tähelepanu juhiti objektidele, mis tavapäraste kosmoloogiliste teooriate kohaselt peaksid koosnema peaaegu täielikult sellest ainest - kõige hämaramatest kääbusgalaktikatest.
Reklaamvideo:
Kosmosesegisti
Teadlased on loonud sellistest "tähe megalinnadest" arvutimudeli, mis võimaldas neil neid üksteise ja muude objektide vastu suruda, samuti muuta nähtava ja tumeda aine massi suhet, samuti nende jaotust galaktikate vahel.
Need arvutused näitasid ootamatult, et keskmiste mustade aukude käitumine sellistes galaktikates ja nende ühinemissagedus sõltuvad tugevalt tumeaine olemasolust ja ühest selle spetsiifilisest omadusest - kui palju selle tihedus nende kääbuste äärealadel ja keskpunktides erineb.
Selgus, et mustad augud võivad üksteisele läheneda, moodustada tihedaid paare ja ühineda ainult neil juhtudel, kui tumeaine jaotub selliste galaktikate vahel äärmiselt ebaühtlaselt. Seega võib nende ühinemissageduse jälgimine meile öelda, kuidas tume aine jaotub kogu Universumis ja kas see põhimõtteliselt eksisteerib.
Kuidas arvutada selliseid "kosmilisi õnnetusi"? Lühikese vahemaa tagant tiirlevad supermassiivsed mustad augud kiirgavad väga madalsageduslikke gravitatsioonilaineid. Need on maapealsetele teleskoopidele nähtamatud, kuid hästi nähtavad orbiidil olevale gravitatsioonivaatluskeskusele LISA, mille ehitamist alustatakse 2020. aasta teisel poolel.
See on kolmest satelliidist koosnev komplekt, mis peab jälgima aegruumi kõikumisi, jälgides, kuidas gravitatsioonilained kõik kolme LISA seadet ühendava laserkiire teed kõrvale juhivad.
Meyer ja tema kolleegid loodavad, et LISA vaatlused aitavad teadlastel kinnitada tumeaine olemasolu ja millised selle struktuuri kirjeldavad teooriad jõuavad universumi elu saladuste lahendamisele lähemale.
