Le onde gravitazionali possono rivelare buchi neri in abiti scuri

Nubi sconcertanti di materia oscura possono appendere come un indumento attorno ad alcuni buchi neri. La presenza di un tale vestito può essere vista nelle onde gravitazionali che sorgono quando un buco nero si fonde con un altro oggetto. Questo è scritto da un gruppo di astrofisici di Amsterdam e spagnoli in Articolo sul sito di pre-pubblicazione ArXiv.

Circa l’85 percento della materia nell’universo è costituito da qualcosa di cui non siamo ancora a conoscenza. Sappiamo che questa “materia oscura” è necessaria per spiegare i movimenti di stelle e galassie. Ma nessuno sa che tipo di cose sia. Le ricerche sono state fatte invano per anni, incluso in esperimenti di fisica delle particelle.

Alcuni anni fa, i fisici hanno sviluppato un nuovo modo di studiare l’universo: via onde gravitazionali. Queste onde hanno origine nello spaziotempo, ad esempio, in due buchi neri o neutroni neutroni Muoviti l’uno verso l’altro, si scontrano e si fondono.

abiti scuri

Tra loro un gruppo di astrofisici Gianfranco Burton occupazione Adam Cogan Dall’Università di Amsterdam, ora propone un modo per cercare la materia oscura usando le onde gravitazionali. Queste sono nuvole di materia oscura che potrebbero essere sospese attorno a un buco nero.

Questi abiti scuri non influenzano direttamente le onde gravitazionali, ma influenzano il modo in cui si muovono i buchi neri. Bradley Kavanagh Dall’Instituto Física de Cantabria in Spagna. Ciò è causato principalmente da un effetto chiamato attrito dinamico. Un oggetto pesante, come un buco nero, subisce una sorta di attrito mentre si muove attraverso una nuvola di particelle. Questo attrito è causato dagli effetti della gravità.

Questo attrito influenza il movimento dei buchi neri o delle stelle di neutroni che si arricciano l’uno verso l’altro. Questo è anche quando vengono emesse onde gravitazionali. Le onde gravitazionali che possiamo misurare mostrano le ultime orbite in cui due buchi neri o due stelle di neutroni hanno orbitato tra loro prima della fusione.

Se uno indossa un abito scuro, si avvolgeranno meno l’uno intorno all’altro prima di fondersi. Quindi, se misuri le onde gravitazionali con meno cicli di quanto ti aspetti, potrebbe essere un segno del mantello della materia oscura.

Buchi neri primordiali

Non è ancora certo se esistano abiti scuri. Ma gli astrofisici credono che ci siano due modi in cui un buco nero potrebbe adattarsi a un vestito del genere.

Una possibilità è che si siano formati intorno al cosiddetto Buchi neri primordialiE-mail Cogan. Questi buchi neri potrebbero essersi formati poco dopo il Big Bang, quando la materia oscura era (molto probabilmente) distribuita uniformemente in tutto l’universo.

L’esistenza di buchi neri primordiali rimane incerta. Se presente, la materia oscura vicino al buco nero primordiale potrebbe legarsi ad esso gravitazionalmente durante la sua formazione, formando un mantello oscuro. Questo sarebbe simile alla Luna legata gravitazionalmente alla Terra.

saperne di più? Leggi qui un’intervista a Gianfranco Bertone, uno degli autori di questo studio.

Nel secondo scenario, l’universo è un po’ più vecchio. “Questi sono buchi neri che si formano in una nuvola di materia oscura”, dice Kavanagh. Un buco nero, con una già alta densità di materia oscura, può formare un mantello oscuro attorno a sé.

Quindi non limitarti a indossare un vestito scuro come un buco nero. E se ne hai uno, è difficile tenerlo. L’abito può essere facilmente strappato a causa di disturbi ambientali. Kavanagh: “Una delle domande a cui speriamo di rispondere presto è: quanti buchi neri possono stare in un vestito scuro?”

aspettando lisa

Quindi l’esistenza di abiti scuri è ancora speculativa. Se esistono, hanno scritto i ricercatori, è probabile che gli attuali rilevatori di onde gravitazionali non siano ancora in grado di rilevarli. “Per rilevare un abito scuro, abbiamo bisogno di un sistema specifico”, afferma Kavanagh. Questo è un buco nero con una massa da circa cento a centomila volte la massa del Sole, attorno al quale c’è un buco nero molto più leggero o una stella di neutroni a spirale. Il buco nero più pesante indossa il vestito.

“La frequenza delle onde gravitazionali emesse da questi sistemi specifici è troppo bassa per gli attuali rilevatori di onde gravitazionali”, aggiunge Kogan. Il Detector Lisa nel futuro, che dovrebbe essere nello spazio, sarà in grado di misurarlo. Dovremo aspettare almeno altri dieci anni per ottenere una LISA. Questo ci dà il tempo di perfezionare i nostri modelli teorici, in modo da essere pronti quando iniziano le misurazioni.