El concepto del artista muestra dos agujeros negros fusionados similares a los detectados por LIGO. Los agujeros negros giran sin estar alineados, lo que significa que tienen diferentes orientaciones con respecto al movimiento orbital general del par. LIGO encontró pistas de que al menos un agujero negro en el sistema, llamado GW170104, estaba desalineado con su movimiento orbital antes de fusionarse con su compañero. Fuente: LIGO/Caltech/MIT
Usando simulaciones por computadora, un equipo internacional de cosmólogos descubrió que las observaciones de las ondas gravitacionales de los agujeros negros que se fusionan pueden revelar la verdadera naturaleza de la materia oscura. Su descubrimiento será presentado hoy en Encuentro Nacional de Astronomía 2023 por el coautor Dr. Alex Jenkins del University College London.
El equipo utilizó simulaciones por computadora para estudiar la generación de señales de ondas gravitacionales en universos simulados con diferentes tipos de materia oscura. Sus hallazgos muestran que contar la cantidad de fusiones de agujeros negros detectadas por los observatorios de próxima generación puede decirnos si la materia oscura está interactuando con otras partículas, brindándonos nuevos conocimientos sobre de qué está hecha.
Los cosmólogos generalmente consideran que la materia oscura es una de las piezas más grandes que faltan en nuestra comprensión del cosmos. A pesar de la fuerte evidencia de que la materia oscura representa el 85% de toda la materia del universo, actualmente no hay consenso sobre su naturaleza. Esto incluye preguntas como si las partículas de materia oscura pueden colisionar con otras partículas, como átomos o neutrinos, o atravesarlas sin verse afectadas.
Una forma de averiguarlo es observar cómo se forman las galaxias en densas nubes de materia oscura llamadas halos. Si la materia oscura choca con los neutrinos, la estructura de la materia oscura se disipa, dando como resultado menos galaxias. El problema con este método es que las galaxias perdidas son muy pequeñas y están muy lejos, por lo que es difícil saber si existen o no, incluso con los mejores telescopios disponibles.
En lugar de apuntar directamente a las galaxias perdidas, los autores de este estudio proponen usar ondas gravitacionales como una medida indirecta de su abundancia. Sus simulaciones muestran que en modelos donde la materia oscura choca con otras partículas, hay muchas menos fusiones de agujeros negros en el universo distante. Si bien este efecto es demasiado pequeño para ser visto en los experimentos actuales de ondas gravitacionales, será un enfoque importante para la próxima generación de observatorios que se están planificando actualmente.
Los autores esperan que sus métodos ayuden a generar nuevas ideas para el uso de datos de ondas gravitacionales para estudiar la estructura a gran escala del universo y arrojar nueva luz sobre la naturaleza misteriosa de la materia oscura.
El coautor, el Dr. Sownak Bose, de la Universidad de Durham, dijo: “La materia oscura sigue siendo uno de los misterios perdurables de nuestra comprensión del universo. Esto significa que es especialmente importante continuar explorando nuevas formas de estudiar modelos de materia oscura, combinando sondas nuevas y existentes para probar completamente las predicciones del modelo. La astronomía de ondas gravitacionales ofrece un camino hacia una mejor comprensión no solo de la materia oscura, sino más en general de la formación y evolución de galaxias”.
Markus Mosbech, de la Universidad de Sydney, otro coautor, agrega: “Las ondas gravitacionales nos brindan una oportunidad única de observar el universo primitivo a medida que lo atraviesan sin obstrucciones, y los interferómetros de próxima generación serán lo suficientemente sensibles como para detectar eventos únicos durante mucho tiempo”. distancias”.
Otro miembro del equipo de investigación, la profesora Mairi Sakellariadou del King’s College de Londres, dijo: “Los datos de ondas gravitacionales de tercera generación proporcionarán una forma nueva e independiente de probar el modelo actual que describe la evolución de nuestro Universo y arrojar luz sobre lo que hasta ahora se ha hecho”. naturaleza desconocida de la materia oscura”.
Proporcionado por la Royal Astronomical Society