Las observaciones de fusiones de galaxias enanas utilizando el observatorio gravitacional en órbita LISA ayudarán a los astrónomos a comprender si existe materia oscura pesada y qué propiedades tiene. El artículo de físicos teóricos fue publicado en la revista Astrophysical journal letters.
“Hemos demostrado que la frecuencia de las fusiones entre las galaxias enanas y los agujeros negros en sus centros dependerá directamente de la cantidad de materia oscura presente en su interior. Hoy los teóricos creen que debería haber mucho, por eso sospechamos durante mucho tiempo que afectaría sus propiedades cosmológicas”, dijo Lucio Mayer de la Universidad de Zurich (Suiza).
Los hilos del universo
norte
Durante mucho tiempo, los científicos creyeron que el Universo consiste en la materia que vemos y que forma la base de todas las estrellas, agujeros negros, nebulosas, cúmulos de polvo y planetas. Pero las primeras observaciones de la velocidad de las estrellas en galaxias cercanas mostraron que las estrellas en las afueras se mueven a una velocidad increíblemente alta, unas diez veces más alta que los cálculos basados en las masas de todas las estrellas mostradas.
La razón de esto, según los científicos de hoy, fue la llamada materia oscura, una sustancia misteriosa que representa aproximadamente el 75% de la masa de materia en el Universo. Por lo general, cada galaxia tiene entre ocho y diez veces más materia oscura que su prima visible, y esta materia oscura mantiene a las estrellas en su lugar y evita que se dispersen.
Las búsquedas infructuosas de rastros de materia oscura en la Tierra, como señala Meyer, hacen que muchos científicos duden de que exista en principio o de que esté compuesta de partículas superpesadas y "frías", "WIMP" que no se manifiestan de ninguna otra forma que no sea atrayendo cúmulos visibles. importar.
Mayer y sus colegas se preguntaron dónde y cómo se podrían encontrar los rastros más "confiables" de esta forma de materia oscura. Su atención se centró en objetos que las teorías cosmológicas convencionales predicen que deberían estar compuestos casi en su totalidad por esta sustancia: las galaxias enanas más tenues.
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Espacio "mezclador"
Los científicos han creado un modelo informático de tales "megaciudades estelares", que les permitió empujarlas entre sí y contra otros objetos, así como cambiar la proporción de la masa de materia visible y oscura, así como su distribución entre las galaxias.
Estos cálculos mostraron inesperadamente que el comportamiento de los agujeros negros centrales en tales galaxias, así como la frecuencia de su fusión, dependerán en gran medida de la presencia de materia oscura y una de sus propiedades específicas: cuánto difiere su densidad en las afueras y centros de estas enanas.
Resultó que los agujeros negros podían acercarse entre sí, formar pares cercanos y fusionarse solo en esos casos si la materia oscura se distribuía de manera extremadamente desigual en tales galaxias. En consecuencia, observar la frecuencia de su fusión puede decirnos cómo se distribuye la materia oscura en todo el Universo y si existe en principio.
¿Cómo calcular esos "accidentes cósmicos"? Los agujeros negros supermasivos que orbitan a una corta distancia entre sí emitirán ondas gravitacionales de muy baja frecuencia. Serán invisibles para los telescopios terrestres, pero bien visibles para el observatorio gravitacional en órbita LISA, cuya construcción comenzará en la segunda mitad de 2020.
Es un conjunto de tres satélites que deben rastrear las fluctuaciones en el espacio-tiempo, observando cómo las ondas gravitacionales desvían la trayectoria de los rayos láser que conectan los tres dispositivos LISA.
Meyer y sus colegas esperan que las observaciones de LISA ayuden a los científicos a confirmar la existencia de materia oscura y qué teorías que describen su estructura se acercan más a resolver los misterios de la vida del universo.
