Ein Team theoretischer Physiker in Indien hat eine neue Möglichkeit vorgeschlagen, die Rolle der Dunklen Materie bei der Umwandlung von Neutronensternen in Schwarze Löcher mithilfe von Gravitationswellen zu verstehen. Dunkle Materie ist eine hypothetische Substanz, von der angenommen wird, dass sie über die Schwerkraft und möglicherweise über schwache nicht-gravitative Wechselwirkungen mit gewöhnlicher Materie interagiert. Diese Wechselwirkungen könnten dazu führen, dass Dunkle Materie-Partikel in einem Neutronenstern eingeschlossen werden, der der dichte Überrest eines massiven Sterns ist, der als Supernova explodiert ist.

Die Forscher schlagen vor, dass die Anhäufung von Dunkler Materie im Kern eines Neutronensterns seine Dichte so erhöhen könnte, dass er zusammenbricht und zu einem Miniatur-Schwarzen Loch wird. Dieses Schwarze Loch würde dann wachsen und den Neutronenstern verschlingen, was zu einem Schwarzen Loch mit einer geringeren Masse als erwartet führen würde. Die Entdeckung dieser Schwarzen Löcher mit geringer Masse könnte verlockende Hinweise auf die Existenz von Dunkler Materie liefern.

Beobachtungen von Gravitationswellen aus Verschmelzungen von Paaren Schwarzer Löcher haben bereits die Existenz von Schwarzen Löchern in einem Massenbereich von 2-5 Sonnenmassen enthüllt. Die Forscher schlagen vor, dass einige dieser Schwarzen Löcher mithilfe von Dunkler Materie entstanden sein könnten. Die Studie legt auch nahe, dass die Untersuchung solcher Verschmelzungen wichtige Informationen über die Natur der Dunklen Materie und ihre Wechselwirkungen mit Nukleonen liefern könnte.

Der Vorteil der Verwendung von Gravitationswellen zur Suche nach Hinweisen auf Dunkle Materie besteht darin, dass dies die sensibelste Methode ist, um die nicht-gravitativen Wechselwirkungen von Dunkler Materie mit gewöhnlicher Materie zu erfassen. Im Gegensatz zu anderen Detektoren sind Beobachtungen von Gravitationswellen nicht durch Hintergrundgeräusche von Quellen wie Neutrinos beeinträchtigt.

Zusammenfassend lässt diese Studie darauf schließen, dass Gravitationswellen wertvolle Informationen über die Rolle der Dunklen Materie bei der Bildung von Schwarzen Löchern aus Neutronensternen liefern könnten. Weitere Beobachtungen von Schwarzen-Loch-Verschmelzungen könnten es Physikern ermöglichen, verschiedene Modelle von Dunkler Materie zu bewerten und Einschränkungen hinsichtlich ihrer Wechselwirkungen mit gewöhnlicher Materie festzulegen.

Quellen:
– Physics World
– Physical Review Letters