Dunkle Materie interagiert nicht mit der elektromagnetischen Kraft, interagiert jedoch mit der Gravitationskraft. Wissen wir, ob es irgendwelche großen „Klumpen“ (wie einen Stern) dunkler Materie gibt? Wenn sie existieren (oder existieren könnten), würde ihre Kollision mit einem Schwarzen Loch oder einem Neutronenstern Gravitationswellen aussenden?
Im Allgemeinen ist es für dunkle Materie schwierig, zu verklumpen. Das liegt an der Drehimpulserhaltung: Normale Materie klumpt nur so effizient zu Sternen, Planeten und all dem zusammen, weil wir dissipative Kräfte ("Reibung") haben, die eine effiziente Clusterbildung ermöglichen.
Für dunkle Materie hingegen erwarten wir keine (oder zumindest keine starken) dissipativen Kräfte; Dies ist das Lambda-Cold-Dark-Matter-Paradigma, bei dem dunkle Materie nur durch Schwerkraft interagiert. In diesem Fall kann Clustering nur durch Drei-Körper-Wechselwirkungen stattfinden (besser bekannt aus Swing-by-Manövern von Sonden des Sonnensystems, bei denen ein Körper Drehimpuls auf Kosten eines anderen verliert). Und im Vanilla-Szenario bedeutet dies, dass wir keine (oder zumindest nicht viele) Strukturen in Größenordnungen erwarten, die viel kleiner sind als Zwerggalaxien: keine Sterne oder Planeten aus dunkler Materie werden erwartet.
Allerdings gibt es vorgeschlagene Änderungen an diesem Vanilla-Szenario kalter dunkler Materie, die mit Daten übereinstimmen, in denen der dunkle Sektor zusätzliche Kräfte hat, die wiederum eine stärkere Verklumpung hervorrufen könnten. Selbstwechselwirkende dunkle Materie ist ein Beispiel für ein solches Modell, siehe zB diesen schön geschriebenen, wenn auch etwas veralteten Aufsatz .
Dunkle Materie ist auch Materie, also ja, jede Bewegung eines Klumpens aus dunkler Materie ergibt dieselbe Gravitationsstruktur (und möglicherweise auch Gravitationswellen) wie ein Klumpen derselben Größe und Masse, der aus normaler Materie besteht. Aber wenn man andere Dichteprofile und sehr empfindliche Gravitationswellendetektoren hätte, könnte man eine andere Signatur herauskitzeln.
Rein phänomenologisch betrachtet könnten Quanten der Dunklen Materie alles sein von 10^-22 Elektronenvolt leicht bis zu 10 Sonnenmassen schwer (ungefähr. Lassen Sie uns in diesem Beitrag nicht über diese genauen Einschränkungen streiten). An diesem massiven Ende des erlaubten Bereichs sind primordiale Schwarze Löcher ein Kandidat, der in der Literatur diskutiert wird . Tatsächlich hat dieses Modell in letzter Zeit genau wegen der frühen Gravitationswellensignaturen, die von aLIGO beobachtet wurden, viel Aufmerksamkeit erregt, obwohl es inzwischen als unbeliebt angesehen wird, dass es die gesamte Dunkle Materie ausmacht.
tl;dr: Nein, wir wissen nicht wirklich, ob es sterngroße Klumpen dunkler Materie gibt, ja, wir könnten sie in Gravitationswellen sehen.
S. McGrew