Astrophysiker lösen das finale Parsec-Problem: dunkle Materie ermöglicht Verschmelzung supermassiver Schwarzer Löcher

BerlinWissenschaftler haben herausgefunden, dass Wechselwirkungen zwischen Dunkle-Materie-Teilchen bei der Verschmelzung von supermassereichen Schwarzen Löchern hilfreich sein können. Diese Entdeckung bietet eine Lösung für das sogenannte 'Final-Parsec-Problem', welches die Schwierigkeit beschreibt, Schwarze Löcher zu vereinen, wenn sie etwa einen Parsec voneinander entfernt sind. Interaktionen mit Dunkler Materie könnten der Schlüssel sein, dieses Problem zu überwinden.

Traditionelle Modelle entgingen diesem Phänomen. Sie gingen davon aus, dass Dunkle Materie durch die Gravitation von supermassiven Schwarzen Löchern verteilt wird. Doch neue Forschungen von Gonzalo Alonso-Álvarez und seinem Team zeigen, dass Dunkle Materie-Partikel interagieren können. Dies bedeutet, dass Dunkle Materie dicht genug bleibt, um die Bahnen von supermassiven Schwarzen Löchern zu beeinflussen.

Wichtige Erkenntnisse aus der neuen Forschung sind:

• Dunkle Materie-Partikel interagieren miteinander.
• Diese Interaktion verhindert die Verteilung der Dunklen Materie.
• Eine höhere Dichte an Dunkler Materie beeinträchtigt weiterhin die Umlaufbahnen von supermassereichen Schwarzen Löchern (SMBHs).
• Dies ermöglicht es SMBHs, zu verschmelzen.

Wenn diese neue Idee bestätigt wird, könnte sie widersprüchliche Theorien lösen. Eine Theorie besagt, dass die Verschmelzung supermassiver Schwarzer Löcher ein konstantes Summen von Gravitationswellen erzeugt. Das „Final-Parsec-Problem“ widersprach dem. Doch jetzt können wir diese Ideen in Einklang bringen.

Untersuchungen deuten darauf hin, dass Dunkle Materie eine größere Rolle im Universum spielt als bisher angenommen. Wechselwirkungen zwischen Dunkle-Materie-Teilchen könnten die Form der Dunkle-Materie-Halos um Galaxien erklären. Laut dem Modell von Alonso-Álvarez und seinem Team beeinflusst Dunkle Materie das Verschmelzen von supermassiven Schwarzen Löchern, indem sie die Verteilung von Dunkler Materie in Galaxien verändert.

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Die praktischen Konsequenzen sind beträchtlich. Durch die Untersuchung von verschmelzenden supermassiven Schwarzen Löchern könnten wir mehr über die dunkle Materie erfahren. Dies könnte dazu beitragen, unser Verständnis darüber, wie sich dunkle Materie verhält, zu verbessern und Diskussionen über ihre Eigenschaften im kleinen Maßstab zu klären.

Professor James Cline sagte, dass Untersuchungen von Pulsar-Timing-Arrays auf dieses Muster hinweisen. Diese Arrays entdecken Gravitationswellen, indem sie Veränderungen in den Signalen von Pulsaren überprüfen. Sollte dies bestätigt werden, würde es die Theorie stützen.

Fusionierende supermassereiche Schwarze Löcher erzeugen Gravitationswellen mit längeren Wellenlängen. Diese Wellen unterscheiden sich von denen, die LIGO 2015 entdeckt hat. Pulsar-Timing-Arrays erkennen nun das Hintergrundrauschen, das von Millionen dieser verschmelzenden Schwarzen Löcher erzeugt wird. Dies bestätigt, dass unser Verständnis korrekt ist.

Die Entdeckung, dass Wechselwirkungen mit Dunkler Materie das letzte Parsec-Problem lösen könnten, ist bedeutsam. Sie schlägt eine neue Verbindung zwischen supermassereichen Schwarzen-Loch-Verschmelzungen und Gravitationswellen vor. Dies bietet der Astrophysik eine neue Perspektive. Interessante Entwicklungen könnten sich ergeben, wenn wir mehr Daten sammeln.