Гравитационные волны от столкновения чёрных дыр позволяют «увидеть» тёмную материю

Исследователи из Амстердамского университета (UvA) выдвинули гипотезу о возможности применения гравитационных волн для изучения тёмной материи — загадочной субстанции, на которую, по современным оценкам, приходится до 65% массы всей Вселенной.

Научная группа представила усовершенствованную теоретическую модель, описывающую воздействие тёмной материи на гравитационное излучение, возникающее в процессе слияния чёрных дыр. В работе детально изложено, каким образом сверхплотные скопления скрытой массы в окрестностях массивных объектов оставляют характерный «отпечаток» на сигналах от событий класса EMRI (Extreme Mass-Ratio Inspirals) — спирального сближения и последующего поглощения компактных объектов телами с колоссальной разницей в массе.

Ключевым отличием данного исследования является использование аппарата общей теории относительности вместо упрощенной ньютоновской гравитации для анализа влияния окружающей среды на орбитальную динамику и структуру гравитационных волн. Это первая в науке полнофункциональная релятивистская модель, предназначенная для высокоточного прогнозирования характеристик волн, порождаемых подобными космическими катаклизмами.

Пристальное внимание ученых сосредоточено на зонах экстремальной концентрации тёмной материи, формирующихся вокруг гравитационных гигантов. Авторы продемонстрировали, что такие «всплески плотности» будут создавать отчетливые и узнаваемые искажения в регистрируемых гравитационно-волновых импульсах.

Ожидается, что предложенный аналитический метод станет фундаментом для обработки данных, которые будет поставлять космический интерферометр LISA (Laser Interferometer Space Antenna). Этот амбициозный проект Европейского космического агентства (ESA) планируется реализовать в ближайшее десятилетие. LISA станет первой специализированной обсерваторией в космосе, предназначенной для улавливания ряби пространства-времени. Система из трёх аппаратов, связанных шестью лазерными лучами, позволит зафиксировать более 10 000 гравитационных сигналов за время своей работы.

Данная работа является важным этапом в развитии новой области астрофизики, стремящейся использовать гравитационные волны для картографирования распределения скрытой массы в космосе и раскрытия фундаментальных тайн природы этого невидимого вещества.

Источник: iXBT