Materia întunecată, componenta invizibilă a universului care reprezintă o mare parte din masa acestuia, continuă să provoace oamenii de știință. Deși existența sa este acceptată, natura sa rămâne un mister. Pentru a o descoperi, un nou studiu propune utilizarea detectoarelor de unde gravitaționale.
Detectate pentru prima dată în 2015, undele gravitaționale au transformat radical percepția noastră asupra universului. Aceste ondulații în spațiu-timp, prezise de Albert Einstein în urmă cu peste un secol, permit astronomilor să studieze cele mai violente fenomene din cosmos, cum ar fi fuziunea găurilor negre. Aceste descoperiri nu numai că au validat o predicție majoră a relativității generale, dar au deschis și noi căi pentru explorarea misterelor universului. Undele gravitaționale ar putea dezvălui mult mai mult decât secretele găurilor negre. Ele ar putea fi utilizate pentru a cerceta o altă enigmă cosmică: materia întunecată.
Această substanță invizibilă, a cărei prezență este dedusă din efectele sale gravitaționale asupra materiei vizibile, reprezintă aproximativ 85% din totalul materiei din univers. În ciuda numeroaselor cercetări, natura sa exactă rămâne un mister. Oamenii de știință presupun că materia întunecată ar putea fi formată din particule elementare care interacționează foarte slab cu materia obișnuită, însă niciun experiment nu a demonstrat încă acest lucru.
O echipă de cercetători, condusă de Dr. Alexandre Sébastien Göttel de la Universitatea Cardiff, s-a concentrat asupra unei forme particulare de materie întunecată: materia întunecată cu câmp scalar. Concluziile au fost prezentate într-un articol publicat în Physical Review Letters.
Spre deosebire de materia obișnuită formată din fermioni (electroni, quarci etc.), materia întunecată cu câmp scalar ar fi formată din bozoni, particule care se supun unor reguli diferite. Aceste particule ar fi foarte ușoare și interacționează foarte slab cu materia obișnuită, ceea ce ar explica de ce este atât de greu de detectat direct. Avantajul acestei ipoteze este că prezice interacțiuni specifice cu câmpurile gravitaționale, ceea ce o face un candidat promițător pentru detectarea de către interferometre precum observatorul de unde gravitaționale LIGO. Detectoarele de unde gravitaționale sunt instrumente extrem de sensibile, capabile să detecteze mici variații în spațiu-timp. Mai exact, aceste instalații funcționează prin trimiterea de raze laser de-a lungul unor brațe perpendiculare lungi de câțiva kilometri. Atunci când o undă gravitațională trece prin aceste instrumente, ea distorsionează ușor spațiul-timp, modificând lungimea brațelor și, prin urmare, traiectoria razelor laser. Prin măsurarea acestor mici variații, oamenii de știință pot detecta trecerea unei unde gravitaționale.
Cercetătorii pleacă de la ideea că variațiile ar putea fi cauzate nu numai de undele gravitaționale produse de evenimente cosmice violente, ci și de interacțiunile dintre componentele detectorului și materia întunecată din jur.
Într-noul studiu, cercetătorii au analizat datele colectate de LIGO, căutând semnale caracteristice interacțiunii dintre undele gravitaționale și materia întunecată. De asemenea, ei au dezvoltat modele teoretice pentru a simula efectul materiei întunecate asupra instrumentelor și au comparat aceste simulări cu datele reale. Deși echipa nu a găsit încă nicio dovadă directă a existenței acestei materii întunecate, ei au reușit să stabilească noi limite privind natura acesteia. Altfel spus, ei au reușit să rafineze înțelegerea a ceea ce ar putea fi materia întunecată.
