研究稱暗物質可能是七年前偶然發現的

暗物質幾十年來一直困擾著科學家，但研究人員現在表示，它可能是七年前偶然發現的。

儘管暗物質佔宇宙物質的 85%，但我們的望遠鏡完全看不見暗物質。

然而，一個國際科學家小組認為，這種神秘物質可能會在黑洞碰撞發出的引力波中留下微妙的痕跡。

如果黑洞在被暗物質包圍的情況下發生碰撞，它們在宇宙中發出的漣漪可能會帶有該環境的「指紋」。

在一項新研究中，研究人員表示，他們在 2019 年觀察到的黑洞碰撞記錄中發現了這種獨特的特徵。

科學家表示，在他們聲稱發現了暗物質之前，還需要進行更多的觀察，但他們的新方法可以幫助找到更多暗物質的特徵。

共同作者、倫敦瑪麗女王大學研究員凱蒂·克拉夫博士告訴《每日郵報》：“我們在數據中發現的證據不足以確定我們所看到的情況，我們需要調查其他可能性。”

「然而，這是一個有趣的跡象，表明可能正在發生一些事情，而且因為我們預計未來幾年會收到更多來自黑洞合併的信號，如果這是暗物質的真正跡象，我們將再次看到它。”

當一對黑洞（稱為雙星）相互螺旋靠近時，它們會產生強烈的引力，在時空結構中激發波。

這些漣漪沿著宇宙傳播時會拉伸和壓縮現實，產生地球上的專門探測器可以捕捉到的微小擾動。

克拉夫博士解釋說，重力波“對產生它們的事件的訊息進行編碼，就像聲波對所演奏的樂器的形狀和大小的信息進行編碼一樣。”

這意味著，如果兩者在密集的暗物質雲而不是真空中碰撞，這些漣漪看起來應該非常不同。

根據暗物質的一種理論，這種奇異物質由比電子小得多的「光標量」粒子組成。

儘管這些粒子不與電磁力相互作用，但它們仍然產生科學家歸因於暗物質的引力效應。

重要的是，雖然這種類型的暗物質通常表現得像粒子，但當靠近黑洞時，它也可以表現得像協調波。

當暗物質波與快速旋轉的黑洞碰撞時，科學家預期黑洞的部分旋轉能量將轉移給暗物質。

在一種被稱為「超輻射」的現像中，這將放大暗物質波，將其轉變為極高的密度，就像將奶油變成黃油一樣。

「黑洞雙星周圍存在大量暗物質，對它們的運動產生了阻力，」克拉夫博士說。

「這意味著雙星失去能量的速度更快，並且往往會比沒有它們時更快地相互吞噬和合併。”

如果暗物質足夠密集，它將在重力波特徵中產生可測量的差異，而天文台應該能夠檢測到這種差異。

在他們的新論文中，科學家創建了一個數學模型來預測兩個黑洞在真空中與暗物質雲碰撞所產生的重力波應該是什麼樣子。

利用這個模型，研究小組模擬了不同大小的黑洞在不同的暗物質雲中以不同的速度碰撞。

然後，他們將這些模擬與 LIGO-Virgo-KAGRA 天文台網路收集的最佳 28 個黑洞合併訊號進行了比較。

在這些行星中，有 27 顆清楚地表明它們是在真空中形成的，但其中一顆顯示出暗物質特徵的跡象。

訊號GW190728以其發現日期命名，來自一個質量約為太陽20倍的雙黑洞。

透過他們的模型，研究人員表明，這樣的系統可能會透過密集的暗物質雲合併，並產生類似 GW190728 的重力波。

「我們知道暗物質就在我們周圍，」合著者、麻省理工學院物理系研究員 Josue Orrequitxea 博士說。 “它必須足夠密集，我們才能看到它的影響。”

黑洞提供了一個增強這種密度的機制，我們現在可以透過分析黑洞合併時發出的重力波來研究它。

然而，研究人員並沒有聲稱發現了暗物質。

相反，他們說，這種方法是一種檢查重力波數據以尋找有關暗物質的線索的方法，然後物理學家可以使用其他技術進行追蹤和確認。

「隨著 LVK 探測器在未來幾年繼續收集數據，我們現在有能力探測黑洞周圍的暗物質，」合著者、比利時皇家天文台的 Somin Roy 說。

“這是利用重力波尋找新物理學的激動人心的時刻。”