Dunkle Materie bleibt weitgehend rätselhaft, aber Astrophysiker versuchen immer wieder, dieses Rätsel zu lösen. Die Entdeckung von Gravitationswellen durch das Laserinterferometer-Gravitationswellenobservatorium (LIGO) im letzten Jahr hat möglicherweise ein neues Fenster in das Geheimnis der Dunklen Materie geöffnet. Geben Sie sogenannte "ursprüngliche Schwarze Löcher" ein.
Theoretiker haben die Existenz von Partikeln vorhergesagt, die als WIMPS (Weakly Interacting Massive Particles) bezeichnet werden. Diese WIMPs könnten das sein, woraus dunkle Materie besteht. Das Problem ist jedoch, dass es keine experimentellen Beweise dafür gibt. Das Geheimnis der Dunklen Materie ist immer noch eine offene Akte.
Als LIGO letztes Jahr Gravitationswellen entdeckte, erneuerte es das Interesse an einer anderen Theorie, die versucht, dunkle Materie zu erklären. Diese Theorie besagt, dass dunkle Materie tatsächlich in Form von primordialen schwarzen Löchern (PBHs) vorliegen könnte, nicht in Form der oben genannten WIMPS.
Ursprüngliche Schwarze Löcher unterscheiden sich von den Schwarzen Löchern, an die Sie wahrscheinlich denken. Diese werden als stellare Schwarze Löcher bezeichnet und bilden sich, wenn ein ausreichend großer Stern am Ende seines Lebens in sich zusammenfällt. Die Größe dieser stellaren Schwarzen Löcher ist durch die Größe und Entwicklung der Sterne begrenzt, aus denen sie sich bilden.
Im Gegensatz zu stellaren Schwarzen Löchern entstanden ursprüngliche Schwarze Löcher in den ersten Momenten des Universums aus Schwankungen der Materie mit hoher Dichte. Sie können viel größer oder kleiner sein als stellare Schwarze Löcher. PBHs können so klein wie Asteroiden oder bis zu 30 Sonnenmassen sein, sogar noch größer. Sie könnten auch häufiger vorkommen, da sie keinen großen Massenstern benötigen, um sich zu bilden.
Wenn zwei dieser PBHs, die größer als etwa 30 Sonnenmassen sind, miteinander verschmelzen, erzeugen sie die von LIGO erfassten Gravitationswellen. Die Theorie besagt, dass diese ursprünglichen Schwarzen Löcher in den Lichthöfen von Galaxien gefunden würden.
Wenn es genug dieser mittelgroßen PBHs in galaktischen Halos gibt, würden sie sich auf das Licht entfernter Quasare auswirken, wenn es durch den Halo geht. Dieser Effekt wird als „Mikrolinsen“ bezeichnet. Die Mikrolinse würde das Licht konzentrieren und die Quasare heller erscheinen lassen.
Der Effekt dieser Mikrolinse wäre umso stärker, je mehr Masse ein PBH hat oder je häufiger die PBHs im galaktischen Lichthof sind. Wir können die schwarzen Löcher natürlich nicht selbst sehen, aber wir können die erhöhte Helligkeit der Quasare sehen.
Unter dieser Annahme untersuchte ein Team von Astronomen am Instituto de Astrofísica de Canarias den Mikrolinseneffekt auf Quasare, um die Anzahl der ursprünglichen Schwarzen Löcher mit mittlerer Masse in Galaxien abzuschätzen.
"Die schwarzen Löcher, deren Verschmelzung von LIGO entdeckt wurde, wurden wahrscheinlich durch den Zusammenbruch von Sternen gebildet und waren keine ursprünglichen schwarzen Löcher." -Evencio Mediavilla
Die Studie untersuchte 24 Quasare mit Gravitationslinsen. Die Ergebnisse zeigen, dass normale Sterne wie unsere Sonne den Mikrolinseneffekt auf entfernte Quasare verursachen. Dies schließt die Existenz einer großen Population von PBHs im galaktischen Halo aus. "Diese Studie impliziert", sagt Evencio Mediavilla, "dass es überhaupt nicht wahrscheinlich ist, dass Schwarze Löcher mit Massen zwischen dem 10- und 100-fachen der Sonnenmasse einen signifikanten Anteil der dunklen Materie ausmachen." Aus diesem Grund wurden die Schwarzen Löcher, deren Verschmelzung von LIGO entdeckt wurde, wahrscheinlich durch den Zusammenbruch von Sternen gebildet und waren keine ursprünglichen Schwarzen Löcher. “
Abhängig von Ihrer Perspektive beantwortet dies entweder einige unserer Fragen zur Dunklen Materie oder vertieft nur das Rätsel.
Wir müssen möglicherweise lange warten, bis wir genau wissen, was dunkle Materie ist. Aber die neuen Teleskope, die weltweit gebaut werden, wie das europäische extrem große Teleskop, das riesige Magellan-Teleskop und das große synoptische Vermessungsteleskop, versprechen, unser Verständnis darüber zu vertiefen, wie sich dunkle Materie verhält und wie sie das Universum formt.
Es ist nur eine Frage der Zeit, bis das Geheimnis der dunklen Materie gelöst ist.
