EMRI-rendszerek: hosszú tánc a sötéttel
A kutatás középpontjában az úgynevezett “extreme mass-ratio inspirals” (EMRI-k) állnak. Ezekben a rendszerekben egy kis, sűrű objektum – például egy kis fekete lyuk – lassan spirálban közelít egy szupernehéz fekete lyukhoz, amely tipikusan galaxisok közepén található. A kisebb objektum pályamozgása során hosszan, hónapokon vagy akár éveken át tartó gravitációs hullámokat bocsát ki: ezek rögzítése a jövőben induló űrküldetésekkel, például az Európai Űrügynökség 2035-re tervezett LISA-antennájával válik lehetővé.
A precíz modellezésnek köszönhetően a hullámjelek olyan részletes információval szolgálnak, mint egy kozmikus ujjlenyomat – így tárható fel az anyag, köztük a sötét anyag, eloszlása a galaxisok szívében.
Több mint egyszerűsített számítások
A LISA és hasonló obszervatóriumok indulása előtt elengedhetetlen, hogy a kutatók pontosan előrejelezzék, milyen gravitációs hullámokat várhatnak, és miként értelmezzék azokat. Az eddigi egyszerűsített, newtoni modellek fontos részleteket hagytak ki, ezért az új tanulmány teljes relativisztikus keretrendszert vezetett be. Ez lehetővé teszi, hogy a fekete lyukak körüli anyag – különösen a sötét anyag – hatását pontosabban vegyük figyelembe a hullámokra és a kis objektum pályájára.
Sötét anyag “tüskék” a galaxisok közepén
A fekete lyukak körül felhalmozódó sötétanyag-tömegek – úgynevezett tüskék vagy halmok – jellegzetes nyomot hagynak a gravitációs hullámok mintázatán. Az új modell segítségével a jövő detektorai képesek lehetnek felismerni ezeket a jellegzetes jeleket, amelyek utat nyithatnak a sötét anyag mélyebb, eddig elérhetetlen kutatásához, és segíthetnek feltérképezni a Világegyetem ismeretlen tartományait.
