エキゾチックな暗黒物質理論。あなたが宇宙で最も素晴らしいものすべてのファンであるなら、この記事はあなたのためです。
私たちの宇宙の内容のほとんどは、物理学にはまったく知られていない形式です。それは、私たち全員が慣れなければならないという生の事実です。ある種のことだと思いたくなったら宇宙論的 問題、非常に大きなスケールでのみ発生する問題、それから私はあなたに悪い知らせがあります。宇宙のこれらの神秘的な要素の1つは、私たちの知る限りでは、ある種の問題です。
しかし、あらゆる形の問題だけでなく、それ以外の場合、私たちは今までにそれを見てきました。いいえ、それは一種のことだと思います闇 案件;単に光と相互作用しない問題。放出なし。吸収されません。散乱なし。何もない。そして、ダークマターが存在するという事実は、それ 意外、それはいいですか？結局のところ、誰もが宇宙のすべてをしなければならない 光と相互作用する？
誰もしなかったので、ここにいます。ランダムな銀河を見ると、光る星、星雲などは、その銀河の総質量のごく一部にすぎません。 「通常の」物質と暗いものの正確な比率は、銀河の形成履歴などの多くの要因に依存します。しかし、一般に、銀河が小さいほど、その多くは暗黒物質によって支配されます。
矮小銀河として知られている最小の銀河は、暗黒物質を研究するための便利な実験室を提供できます。これらの銀河では、暗黒物質は、その厄介な光相互作用物質がなくても暗黒物質が行うことを自由に実行して、物事を複雑にします。暗黒物質が弱い核力を介してそれ自体と相互作用する、または複数の種類のエキゾチックな粒子で構成されるような奇妙な（まあ、単に存在するよりも奇妙な）場合、任意の効果は、それらよりも小さな銀河でより顕著になります天の川。
これらの興味深い物理学のすべてが内部で行われている間、私たちがそれを見るのは難しいという小さな警告を除いて、これはすべて素晴らしいと良いです。暗いから。
ダークマターについて私たちが理解していない多くのことの1つは、それが銀河のコアでどのように動作するかです。銀河の進化の簡単なシミュレーションは、「カスプ」と呼ばれるものを予測します。これは、銀河のクリーム状の中心にある、信じられないほど高密度のハードナットです。しかし、観測はこれを明らかにしていません：すべてのその暗黒物質の重力の影響に従って多くの星があるはずです。そして銀河の中心にはたくさんの星がありますが、それ たくさんの。
中央の暗黒物質を平滑化する何かが必要です。それは暗黒物質自体のエキゾチックな相互作用かもしれません。それは、超新星の風がガスを吹き飛ばすような、よりありふれた原因であるかもしれません。それは両方かもしれないし、どちらでもないかもしれません。
天文学者は銀河のコア、特に矮小銀河に非常に興味を持っています。なぜなら、彼らは暗黒物質について多くのことを学ぶことができるからです。そして、それらの複雑で乱雑な物理学にもかかわらず、私たちはまだ、矮小銀河を観察、調査、研究するために星とガスが必要です。しかし、矮小銀河は遠くにあり、薄暗く、そして小さく、それらのコアはさらにもっと遠くにあります。
どうすればそれらの内部を覗くことができるでしょうか？
ありがたいことに、銀河には恒星以上の市民がいます。彼らはまたブラックホールを持っています。それらのコアに巨大な超大質量のものと、それらの中に浮かんでいる何百万もの小さいもの。そして、巨大ブラックホールがそれらのホスト銀河のコアに集まる傾向があるという事実は有用かもしれません。おそらく–ここで私と一緒に作業する–もしも小惑星銀河内部のブラックホールの振る舞いを何らかの方法で研究できれば、暗黒物質の性質への手掛かりが得られるかもしれません。
しかし、ブラックホールもブラックで見づらいです。そして小さい。そして遠く。幸い、ブラックホールを見る必要はありません。ブラックホールを聞くことができます。
ブラックホールが衝突すると、時空の構造が大きく揺れ、ゆがむため、水中に落とした重い石から波紋が広がっていくような波が発生します。これらの重力の波は、光の速度で宇宙全体に広がっており、それらが洗い流されると、介在する物質は常にわずかに伸びて圧迫されます。実際、あなたの体は、あなたがこれを読んでいるように、地球を通過する無数の重力波からのパテのように引っ張られ、押されています。
これらの重力波は非常に検出が困難です。そのため、干渉光を使用して微妙な信号をキャプチャしようとする何十年にもわたる努力に対して、それらを測定した最初の人々がノーベル賞を受賞しました。
しかし、地球の表面にある3つの重力波観測所は、ブラックホール内部の矮小銀河から研究暗黒物質の問題を解決するのに役立ちません。それらのブラックホール–として知られています中間質量のブラックホール– それらが合流するとき、天の川のこの上に検出可能な信号を作るには小さすぎます。
しかし、宇宙の重力波観測所はできました。提案されたLISAミッション（ご想像のとおり、レーザー干渉計スペースアンテナの略）は、矮小銀河の中心部にあるものと同じように、中型のブラックホールが合体する信号を見るのに適切な感度を持つ可能性があります。
チューリッヒ大学のTomas Tomfalが率いるAstrophysical Journal Lettersが最近承認した新しい論文によると、暗黒物質のさまざまなモデル（および通常の光を好む種類の物質との可能な相互作用）は、頻度と速度に影響を与える可能性があります矮小銀河のブラックホールは融合します。これは、LISAが分離できるものです。
これはダークマターを理解するための遠回りの道ですが、これと同じくらい厄介な問題では、それは有望なものです。
続きを読む：「矮小銀河の融合におけるLISAブラックホールバイナリの形成：暗黒物質の痕跡」
