長年にわたり、暗黒物質は現代物理学の最も洗練された装置をもってしても見えないままでした。今、ブラックホールによって生成された奇妙な時空の振動が、宇宙を支配するこの避けられない成分の偶然の痕跡のようなものを残した可能性があります。
投稿者 セサル・ノラグエダ
映画、科学、批判的思考に特化したジャーナリスト。
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ある理由で状況は不快です。物理法則が暗黒物質を探すのに失敗したのではなく、どこを探すべきかを誤って考えていただけかもしれません。重力波の信号が、2つの新しく融合したブラックホールの周りで、理論上は真空だけが存在すると考えられる領域で、暗黒物質と一致する異常を示しました
この発見は、LIGO、Virgo、KAGRAの検出器によって2019年7月28日に記録された宇宙の衝突、GW190728を中心に回っています。一見、ブラックホール間の通常の融合に見えるようでした。しかし、MITや他の国際機関の数人の研究者が信号の最終的な挙動を確認したとき、衝撃後の振動に何か奇妙なものを発見しました；衝撃後の振動に見合う小さなずれが、空虚な状況よりも物質の存在する環境とよりよく一致するというものです。
そのため、暗黒物質は決して完全に隠されていなかった可能性がある。おそらく、数年間、重力波の信号を歪めてきていたのだろう。物理学__JHSNS_SEG_c90fb287_15__がそれがあの空虚から来ていると考えていた頃だ。
二つのブラックホールが衝突するたびに、宇宙全体が揺れ動く。一世紀以上前に、アインシュタインはそれらの出来事が重力波を放出し、銀河を完全に横切れる時空のしわを解放すると予言した。長い間、それは測定不可能な数学的結果のようだった。今では現代天文学の一部となっている。
衝突後、生じたブラックホールはすぐに安定しない。ブラックホールが融合した後、しばらくの間重力波を発する解放しながらエネルギー彼らはその重力構造を再構築しています。物理学者たちはその現象を呼んでいますダウンドリーム、宇宙の共鳴のようなもの、鐘の打撃後の残響に似たもの。
問題の重要性がここに現れます。一般相対性理論の方程式は、その振動がどのようにして消散するべきかを非常に正確に記述しています。観測される周波数が予想される範囲からわずかにずれた場合、魅力的な可能性が生まれます：ブラックホールの周りに何かが時空の振る舞いを変えているかもしれません。
物理学者たちは、その現象をringdownと呼んでいます。、宇宙の共鳴のようなもので、鐘の打撃後の残響に似たものです
。これがちょうどGW190728で観測されたものでした。チームが分析した28の信号の中で、このだけが、追加の重力相互作用と一致するパターンを示しました そのずれは発見を宣言するには至らないが、それにもかかわらず、統計的ノイズとしてケースが扱われるのを防ぐほど示唆に富んでいる.
その仕事は洗練されたながらも困惑させるようなアイデアを提案している。暗黒物質は衝突の周りを均一に拡散しているのではなく、回転するブラックホールの周りに重力の雲のような形で集中している。そして、そこに現れるのが現代物理学で最も奇妙な現象の一つである超放射だ。ブラックホールの極端な回転は超軽量のフィールドを増幅し、で発信される重力周波数を変えることができる濃密な雲を生成しますringdownの間。
コンセプチュアルな画像は、宇宙を回る従来の物体より、共振プロセスに似ている。ブラックホールは部分の回転エネルギーをダークフォースに移し、少しずつその相互作用が周囲に巨大で見えない構造を養っている。研究者たちはこのメカニズムを、継続的な攪拌を受ける流体の粘度変化と比較している。類推は家電品のように聞こえるかもしれないが、その背後には重力、超軽量粒子、一般相対性理論が絡み合う非常に洗練された量子プロセスがある。
また、モデルは、数十年にわたり宇宙論が探求してきた可能性に合致しています：暗物質が驚くほど軽い粒子で構成され、非常に小さいため、点状の物体ではなく拡がった波のように振る舞うということ。
数十年にわたり、暗黒物質を特定するための実験は地下検知器、加速器、または低温機器への直接的な影響を追跡してきました。今まで、どれも確定的な証拠を提示することができませんでした。それが、特にこの新しいアプローチに魅力的なものを返すのです。なぜならそれらは重力波は、時空の歪みを通じて、目に見えない物質を追跡することができるため、粒子を直接観察する必要がない。
概念の変化は非常に大きい。物理学は自身の宇宙を実験的な検出器として利用し始めた。これ以上、単に銀河を観察したり、放射線を測定したり、遠くの領域から来る光を記録したりするだけではない。時には、重力学的な大災害の後宇宙がどのように振動するかを聞くだけでも十分である。
このアイデアにはほんの少し皮肉が含まれている。数世紀にわたり、天文学は光学望遠鏡に依存してきた；現代の技術もなお、異なる電磁波の長波長を解釈している。一方、重力波は物理的な感覚の別の種類として機能し、空間時の振動を通じて見えない出来事を再構築することができる。そして、私たちが普段宇宙を光で観察してきたのに対し、重力波は別のものを提供し始めている：見ることができないものの振る舞いを聞く可能性。
学びの美徳の一つは、正にその慎重さにある。著者たちは暗黒物質を見つけたと主張していない。また、その信号を確定的な証拠として提示していない。論文のトーンは抑制的で、几帳面な慎重さに近い。理由は単純である：科学者たちは、信号は依然として機器のノイズ、統計的な限界、または不完全な重力モデルに関連する代替の説明を受け入れることを許している。分析自体は、この異常が将来の融合で再現されるかどうかを確認するために、より多くの観測が必要である。
結果の興味を減少させるのではなく、実際にはそれを増幅させます。孤立した観察が強固な理論モデルと一致する場合、物理学は注意を払いますが、完全な確認がまだ存在しない場合もあります。多くの場合、大きな変化はこのように始まります。慣習的な枠組みに合わせにくい小さなずれからです。
GW190728 は無視できるような変動であっても、同時に、重力波によって観測された暗黒物質とブラックホールの相互作用の最初の間接的な証拠であ可能是る。
GW190728 は最終的に 変動となり得る。 無関係かもしれないが、また重力波を通じて観測される暗黒物質とブラックホールの相互作用の最初の間接的な証拠になる可能性もある。両方の選択肢はまだ開かれている。
最も transcendental な側面は具体的な信号ではなく、開始する方法かもしれない。天文学重力は、ブラックホールの衝突を利用して宇宙全体に分布した自然な実験として暗黒物質を探す新しい道を開きます。そして、将来の観測所はその能力を増幅すると約束しています。．次世代の重力波検出器は、より弱く遠くの出来事を記録する十分な感度を持つようになるでしょう．これに加え、ヨーロッパ宇宙機関が宇宙から重力波を聞き取るために設計したLISAという宇宙ミッションが加わります．
似た現象が再び発生した場合、状況は急速に変わる可能性があります。物理学者たちは周波数、共振、統計的パターンを比較し始め、特定のずれが暗黒物質と相容れる環境でのみ現れるかどうかを判断します。
情熱的なのは、見えない成分が宇宙の大部分を支配している可能性だけではない。すべての背後には、もっと深いものがある：科学が、小さな重力変形において、見えないプロセスの物理的な記憶を保存していることを発見し始めている。これまで誰も解釈できなかったものだ。したがって、問題はおそらくもはや物質の暗部とは限らない。真の挑戦が始まるのだ：宇宙時空において数十年にわたり人類が宇宙を観測する中で、その存在が残した足跡を持ち続けていた。
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