Η σκοτεινή ύλη παραμένει σε μεγάλο βαθμό μυστηριώδης, αλλά οι αστροφυσικοί προσπαθούν να ανοίξουν αυτό το μυστήριο. Η ανακάλυψη των κυμάτων βαρύτητας του περασμένου έτους από το παρατηρητήριο βαρυτικών κυμάτων Interferometer Laser (LIGO) μπορεί να έχει ανοίξει ένα νέο παράθυρο στο μυστήριο της σκοτεινής ύλης. Εισαγάγετε αυτό που είναι γνωστό ως «αρχέγονες μαύρες τρύπες».
Οι θεωρητικοί έχουν προβλέψει την ύπαρξη σωματιδίων που ονομάζονται Weakly Interacting Massive Particles (WIMPS). Αυτά τα WIMP θα μπορούσαν να είναι από ποια σκοτεινή ύλη κατασκευάζεται. Αλλά το πρόβλημα είναι ότι δεν υπάρχουν πειραματικές ενδείξεις για τη δημιουργία αντιγράφων ασφαλείας. Το μυστήριο της σκοτεινής ύλης εξακολουθεί να είναι ένα ανοιχτό αρχείο υπόθεσης.
Όταν ο LIGO εντόπισε βαρυτικά κύματα πέρυσι, ανανέωσε το ενδιαφέρον για μια άλλη θεωρία που προσπαθεί να εξηγήσει τη σκοτεινή ύλη. Αυτή η θεωρία λέει ότι η σκοτεινή ύλη θα μπορούσε στην πραγματικότητα να έχει τη μορφή Primordial Black Holes (PBHs), όχι το προαναφερθέν WIMPS.
Οι αρχέγονες μαύρες τρύπες είναι διαφορετικές από τις μαύρες τρύπες που πιθανότατα σκέφτεστε. Αυτές ονομάζονται αστρικές μαύρες τρύπες και σχηματίζονται όταν ένα αρκετά μεγάλο αστέρι καταρρέει από μόνη της στο τέλος της ζωής του. Το μέγεθος αυτών των αστρικών μαύρων οπών περιορίζεται από το μέγεθος και την εξέλιξη των αστεριών από τα οποία σχηματίζονται.
Σε αντίθεση με τις αστρικές μαύρες τρύπες, οι αρχέγονες μαύρες τρύπες προήλθαν από διακυμάνσεις ύλης υψηλής πυκνότητας κατά τις πρώτες στιγμές του Σύμπαντος. Μπορούν να είναι πολύ μεγαλύτερες ή μικρότερες από τις αστρικές μαύρες τρύπες. Τα PBHs θα μπορούσαν να είναι τόσο μικρά όσο οι αστεροειδείς ή έως και 30 ηλιακές μάζες, ακόμη μεγαλύτερες. Θα μπορούσαν επίσης να είναι πιο άφθονα, επειδή δεν χρειάζονται ένα μεγάλο αστέρι μάζας για να σχηματιστούν.
Όταν δύο από αυτά τα PBH μεγαλύτερα από περίπου 30 ηλιακές μάζες συγχωνεύονται, θα δημιουργήσουν τα κύματα βαρύτητας που ανιχνεύονται από το LIGO. Η θεωρία λέει ότι αυτές οι αρχέγονες μαύρες τρύπες θα βρεθούν στα φωτοστέφανα των γαλαξιών.
Εάν υπάρχουν αρκετά από αυτά τα PBH μεσαίου μεγέθους σε γαλαξιακά φωτοστέφανα, θα έχουν επίδραση στο φως από μακρινά κβάζαρ καθώς περνά μέσα από το φωτοστέφανο. Αυτό το φαινόμενο ονομάζεται «μικρο-φακός». Ο μικρο-φακός θα συγκεντρώνει το φως και θα κάνει τα κβάζαρ να φαίνονται πιο φωτεινά.
Το αποτέλεσμα αυτού του μικρο-φακού θα ήταν ισχυρότερο όσο μεγαλύτερη μάζα έχει ένα PBH, ή όσο πιο άφθονα είναι τα PBHs στο γαλαξιακό φωτοστέφανο. Φυσικά δεν μπορούμε να δούμε τις μαύρες τρύπες, αλλά μπορούμε να δούμε την αυξημένη φωτεινότητα των κβάζαρ.
Δουλεύοντας με αυτήν την υπόθεση, μια ομάδα αστρονόμων στο Instituto de Astrofísica de Canarias εξέτασε την επίδραση μικρο-φακού στα κβάζαρ για να εκτιμήσει τον αριθμό των αρχέγονων μαύρων οπών ενδιάμεσης μάζας στους γαλαξίες.
«Οι μαύρες τρύπες των οποίων η συγχώνευση εντοπίστηκε από τον LIGO πιθανότατα σχηματίστηκαν από την κατάρρευση των αστεριών και δεν ήταν αρχέγονες μαύρες τρύπες.» -Evencio Mediavilla
Η μελέτη εξέτασε 24 κβάζαρ με βαρυτικό φακό και τα αποτελέσματα δείχνουν ότι είναι φυσιολογικά αστέρια όπως ο Ήλιος μας που προκαλούν την επίδραση μικρο-φακού στα μακρινά κβάζαρ. Αυτό αποκλείει την ύπαρξη μεγάλου πληθυσμού PBH στο γαλαξιακό φωτοστέφανο. "Αυτή η μελέτη υπονοεί" λέει ο Evencio Mediavilla, "ότι δεν είναι καθόλου πιθανό ότι οι μαύρες τρύπες με μάζες μεταξύ 10 και 100 φορές τη μάζα του Ήλιου αποτελούν ένα σημαντικό κλάσμα της σκοτεινής ύλης". Για το λόγο αυτό οι μαύρες τρύπες των οποίων η συγχώνευση ανιχνεύθηκε από την LIGO πιθανότατα σχηματίστηκαν από την κατάρρευση των αστεριών και δεν ήταν αρχέγονες μαύρες τρύπες ».
Ανάλογα με την προοπτική σας, αυτό είτε απαντά σε μερικές από τις ερωτήσεις μας σχετικά με τη σκοτεινή ύλη, είτε εμβαθύνει μόνο το μυστήριο.
Ίσως χρειαστεί να περιμένουμε πολύ καιρό πριν ξέρουμε τι είναι η σκοτεινή ύλη. Αλλά τα νέα τηλεσκόπια που χτίζονται σε όλο τον κόσμο, όπως το Ευρωπαϊκό Εξαιρετικά Μεγάλο Τηλεσκόπιο, το Τηλεσκόπιο Giant Magellan και το Τηλεσκόπιο Μεγάλων Συνοπτικών Ερευνών, υπόσχονται να εμβαθύνουν την κατανόησή μας για το πώς συμπεριφέρεται η σκοτεινή ύλη και πώς διαμορφώνει το Σύμπαν.
Είναι μόνο θέμα χρόνου προτού λυθεί το μυστήριο της σκοτεινής ύλης.
