Z 28 událostí gravitačních vln zaznamenaných předními světovými observatořemi jich 27 dokonale odpovídalo očekávání. Událost číslo 28, označené jako GW190728, se však teoriím vymykala. Tato anomálie by mohla změnit přístup vědy k jedné z největších záhad vesmíru: temné hmotě.
Vše začíná u Alberta Einsteina. V roce 1916 slavný fyzik ve své teorii relativity předpověděl, že extrémně hmotná tělesa, jako jsou neutronové hvězdy nebo černé díry, jsou schopna uvolňovat energii ve formě gravitačních vln, drobných vln, které se šíří tkaninou časoprostoru. Lidstvo si však muselo počkat téměř sto let, než se ukázalo, že mělo pravdu.
V roce 2015 detektory na Laserové interferometrické observatoři gravitačních vln, známé jako LIGO, vědeckém zařízení specializovaném na zachycování těchto kosmických vibrací, poprvé zaznamenaly vlnu způsobenou srážkou dvou černých děr. Toto zjištění otřáslo světovou vědeckou komunitou. Odtud se do pátrání zapojila další výzkumná střediska, například observatoř Virgo v Itálii a KAGRA v Japonsku, která ve spolupráci s LIGO vystopovala další mikroskopické signály z hlubin vesmíru.
Anomálie, která vzbudila podezření.
Gravitační vlny působí jako skuteční poslové z vesmíru. Když se srazí dvě černé díry, vzniklé vlnění se šíří časoprostorem a nese cenné informace o události: hmotnosti, rychlosti rotace a vzdálenosti. Tým vedený Massachusettským technologickým institutem (MIT) však přišel s ambicióznější otázkou: Mohly by tyto signály také prozradit něco o prostředí, které tyto objekty v době srážky obklopovalo?
Odborníci z MIT analyzovali událost GW190728, zachycenou v roce 2019, a zjistili, že obsahuje rozptýlený otisk, který neodpovídá běžným modelům. Jejich hypotéza spočívá v tom, že pokud by dvojici vzájemně obíhajících černých děr obklopil hustý oblak ultralehkých částic temné hmoty, tato neviditelná látka by změnila dynamiku systému před jeho splynutím. Výsledkem by byla jemná deformace vlnového průběhu, změna tak minimální, že by ji dokázaly identifikovat pouze velmi pokročilé matematické modely.
Záhada, kterou věda zatím nevyřešila
Ověřením svého modelu s 28 událostmi dostupnými v záznamech tří observatoří vědci zjistili, že GW190728 je jediná, která vykazuje vzorec interpretovatelný jako srážka obklopená temnou hmotou. Zbývajících 27 bylo v souladu s očekávanou prázdnotou.
Temná hmota zůstává jednou z největších neznámých současné fyziky. Vědci spekulují, že by mohla být tvořena ultralehkými poli, hypotetickými elementárními částicemi zvanými WIMP, masivními objekty s nízkou svítivostí nebo dokonce černými dírami mikroskopických rozměrů. Někteří teoretici dokonce nevylučují, že vůbec neexistuje, což by si vynutilo úplné přehodnocení současného chápání gravitace.
Objev MIT zatím zůstává předběžným pozorováním. Analytici však upozorňují, že pokud budoucí detekce přinesou podobné případy, mohlo by lidstvo získat zcela nový nástroj ke studiu této záhadné látky, která podle odhadů tvoří většinu hmoty vesmíru a o níž se paradoxně ví jen málo.