Peneliti di Universitas Amsterdam telah menciptakan model teoretis baru untuk mendeteksi materi gelap di sekitar lubang hitam melalui gelombang gravitasi. Pendekatan ini berfokus pada inspirasi rasio massa ekstrem dan mengandalkan relativitas umum Einstein untuk prediksi yang tepat. Ini dapat memberikan wawasan tentang distribusi materi gelap seiring dengan beroperasinya observatorium masa depan seperti LISA.
Sebuah tim fisikawan dari Universitas Amsterdam telah memperkenalkan metode canggih untuk mengungkap materi gelap tersembunyi menggunakan gelombang gravitasi yang dipancarkan oleh lubang hitam. Peneliti, Rodrigo Vicente, Theophanes K. Karydas, dan Gianfranco Bertone, bekerja di UvA Institute of Physics dan pusat GRAPPA untuk gravitasi dan fisika astropartikel. Studi mereka, yang diterbitkan di Physical Review Letters pada 2025, menyajikan kerangka relativistik lengkap untuk menganalisis bagaimana materi gelap memengaruhi gelombang-gelombang ini.
Model ini menargetkan inspirasi rasio massa ekstrem (EMRIs), di mana objek kecil dan padat, seperti lubang hitam bermassa bintang, mengorbit lubang hitam supermasif yang jauh lebih besar di pusat galaksi. Seiring waktu, objek yang lebih kecil itu berputar masuk, menghasilkan gelombang gravitasi yang dapat diamati selama periode panjang—mungkin berbulan-bulan atau bertahun-tahun, mencakup ratusan ribu hingga jutaan orbit.
Studi sebelumnya bergantung pada aproksimasi sederhana, sering kali berdasarkan fisika Newton, yang mengabaikan efek relativistik utama. Kerangka baru ini memperbaikinya dengan memasukkan sepenuhnya teori relativitas umum Einstein. Ini menggambarkan bagaimana materi sekitarnya, termasuk konsentrasi materi gelap padat yang dikenal sebagai paku atau gundukan, mengubah orbit dan membentuk ulang gelombang yang dipancarkan.
Misi masa depan, seperti Laser Interferometer Space Antenna (LISA) dari European Space Agency, yang dijadwalkan diluncurkan pada 2035, akan mendeteksi sinyal-sinyal ini. Peneliti menunjukkan bahwa struktur materi gelap akan meninggalkan tanda tangan khas, atau sidik jari kosmik, dalam data. Langkah ini memajukan tujuan pemetaan materi gelap di seluruh alam semesta dan memahami sifatnya, karena materi gelap diperkirakan membentuk sebagian besar materi alam semesta.
Pekerjaan ini menekankan perlunya pemodelan yang tepat sebelum pengamatan LISA dimulai, memastikan interpretasi sinyal yang akurat.