अंधकार पदार्थ, ब्रह्मांड का सबसे प्रसिद्ध अदृश्य घरेलू मेहमान, माना जाता है कि यह ब्रह्मांड में अधिकांश पदार्थ बनाता है - फिर भी कोई इसे देख, छू या आरएसवीपी नहीं कर सकता। सामान्य पदार्थ के विपरीत, यह प्रकाश या विद्युत चुम्बकीय बलों के साथ बातचीत करने से इनकार करता है, जिससे गुरुत्वाकर्षण इसकी उपस्थिति का पता लगाने का एकमात्र ज्ञात तरीका रह जाता है। अब, शोधकर्ताओं का मानना है कि टकराते ब्लैक होल अंततः इस मायावी पदार्थ को खुद को दिखाने का एक कारण दे सकते हैं।
एमआईटी और कई यूरोपीय संस्थानों के भौतिकीविदों ने गुरुत्वीय तरंगों - अंतरिक्ष-समय में वे तरंगें जो तब बनती हैं जब ब्लैक होल जैसी विशाल वस्तुएं एक-दूसरे की परिक्रमा करती हैं और विलीन होती हैं - के अंदर छिपे संभावित अंधकार पदार्थ संकेतों का पता लगाने की एक विधि विकसित की है। यदि वे ब्लैक होल टकराने से पहले अंधकार पदार्थ के घने बादलों से गुजरते हैं, तो परिणामी गुरुत्वीय तरंगें उस अंतःक्रिया के सूक्ष्म निशान ले जा सकती हैं, जैसे खिड़की पर एक ब्रह्मांडीय हस्ताक्षर। टीम ने अपने दृष्टिकोण का परीक्षण LIGO-Virgo-KAGRA (LVK) से सार्वजनिक रूप से उपलब्ध डेटा का उपयोग करके किया, जो गुरुत्वीय तरंग वेधशालाओं का अंतर्राष्ट्रीय नेटवर्क है जो ब्लैक होल विलय और अन्य दूरस्थ ब्रह्मांडीय घटनाओं की निगरानी करता है।
शोधकर्ताओं ने LVK के पहले तीन अवलोकन रनों से संकेतों का विश्लेषण किया, अब तक पाई गई 28 सबसे स्पष्ट गुरुत्वीय तरंग घटनाओं पर ध्यान केंद्रित किया। उन 27 घटनाओं के लिए, संकेत वैसे ही मेल खाते थे जैसा वैज्ञानिक खाली स्थान में विलीन होने वाले ब्लैक होल से उम्मीद करेंगे - निर्वात में व्यवसाय हमेशा की तरह। लेकिन एक संकेत, जिसे GW190728 के नाम से जाना जाता है, अलग दिखाई दिया। टीम के विश्लेषण के अनुसार, उस गुरुत्वीय तरंग का पैटर्न अंधकार पदार्थ के साथ अंतःक्रिया का सबूत हो सकता है। शोधकर्ता इस बात पर जोर देते हैं कि इसे पुष्टि की गई खोज नहीं माना जाना चाहिए - बल्कि एक ब्रह्मांडीय कोल्ड केस में एक आशाजनक सुराग है।
"हम जानते हैं कि अंधकार पदार्थ हमारे चारों ओर है। इसके प्रभावों को देखने के लिए इसे बस पर्याप्त घना होना होगा," एमआईटी भौतिकी विभाग में पोस्टडॉक जोसू अउरेकोएत्क्सिया कहते हैं। "ब्लैक होल इस घनत्व को बढ़ाने के लिए एक तंत्र प्रदान करते हैं, जिसे हम अब उनके विलय से उत्सर्जित गुरुत्वीय तरंगों का विश्लेषण करके खोज सकते हैं।" निष्कर्ष फिजिकल रिव्यू लेटर्स में प्रकाशित हुए हैं, जिसके सह-लेखक अउरेकोएत्क्सिया, LVK सदस्य सौमेन रॉय (बेल्जियम में यूनिवर्सिटी कैथोलिक डी लौवैन), रोड्रिगो विन्सेंट (एम्स्टर्डम विश्वविद्यालय), कैटी क्लॉ (लंदन की क्वीन मैरी यूनिवर्सिटी), और पेड्रो फरेरा (ऑक्सफोर्ड विश्वविद्यालय) हैं।
अंधकार पदार्थ भौतिकी की सबसे बड़ी शर्मिंदगी में से एक बना हुआ है - वैज्ञानिक इसके अस्तित्व का अनुमान इसलिए लगाते हैं क्योंकि आकाशगंगाओं के चारों ओर गुरुत्वाकर्षण दृश्य पदार्थ की तुलना में अधिक मजबूत दिखाई देता है, और गुरुत्वीय लेंसिंग के अवलोकन प्रकाश को मोड़ने वाला एक अतिरिक्त द्रव्यमान दिखाते हैं। वर्तमान अनुमान बताते हैं कि अंधकार पदार्थ ब्रह्मांड में 85 प्रतिशत से अधिक पदार्थ का हिस्सा हो सकता है, लेकिन शोधकर्ता अभी भी नहीं जानते कि यह वास्तव में क्या है। एक प्रस्तावित रूप में अत्यंत हल्के कण शामिल हैं जिन्हें "हल्का अदिश" कण कहा जाता है, जो सिद्धांत बताते हैं कि ब्लैक होल के पास समन्वित तरंगों की तरह व्यवहार कर सकते हैं। वैज्ञानिकों का मानना है कि जब ये तरंगें तेजी से घूमने वाले ब्लैक होल का सामना करती हैं, तो ब्लैक होल की घूर्णी ऊर्जा अंधकार पदार्थ तरंगों में स्थानांतरित हो सकती है, जिससे उनका घनत्व नाटकीय रूप से बढ़ जाता है - एक प्रक्रिया जिसे सुपररेडियंस के रूप में जाना जाता है, जिसकी तुलना क्रीम को मथकर मक्खन बनाने से की गई है। (हमें यकीन नहीं है कि अंधकार पदार्थ का स्वाद मक्खन जैसा होता है, लेकिन सादृश्य काम करता है।) यदि घनत्व पर्याप्त अधिक हो जाता है, तो अंधकार पदार्थ ब्लैक होल के टकराने पर उत्पन्न गुरुत्वीय तरंगों को बदल सकता है।
इसकी जांच करने के लिए, शोधकर्ताओं ने कई अलग-अलग परिस्थितियों में ब्लैक होल विलय के विस्तृत सिमुलेशन बनाए, जिसमें ब्लैक होल के द्रव्यमान और आकार, आसपास के अंधकार पदार्थ की मात्रा और उसके घनत्व जैसे कारकों को बदला गया। उन सिमुलेशनों का उपयोग करके, टीम ने भविष्यवाणी की कि यदि ब्लैक होल निर्वात के बजाय घने अंधकार पदार्थ वातावरण में विलीन होते हैं तो गुरुत्वीय तरंगें कैसी दिखाई देंगी, और यह भी ध्यान में रखा कि लाखों प्रकाश वर्ष दूर पृथ्वी तक यात्रा करते समय वे तरंगें कैसे बदलेंगी। अपनी भविष्यवाणियों की तुलना वास्तविक LVK अवलोकनों से करने पर, GW190728 28 घटनाओं में से एकमात्र था जिसने अंधकार पदार्थ के साथ अंतःक्रिया के अनुरूप पैटर्न दिखाया।