Търсенето на гравитационни вълни – пулсации в пространството и времето, причинени от големи космически катаклизми – може да помогне за разрешаването на една от другите мистерии на Вселената – бозонните облаци и дали те са основен претендент за тъмната материя.
За да открият потенциални бозонни облаци, изследователите използват мощни инструменти като Laser Interferometric Gravitational-Wave Advanced Observatory (LIGO), Virgo Advanced и KAGRA, които записват гравитационни вълни до милиарди светлинни години.
Бозонните облаци, съставени от ултралеки субатомни частици, които са практически неоткриваеми, са предложени като възможен източник на тъмна материя, която съставлява около 85% от цялата материя във Вселената.
Сега голямо ново международно проучване от сътрудничеството LIGO-Virgo-KAGRA, ръководено от учени от Австралийския национален университет (ANU), предлага една от най-добрите възможности за намиране на тези субатомни частици чрез търсене на гравитационни вълни, причинени от облаци бозони, обикалящи около черни дупки .
Д-р Лили Сън от Центъра за гравитационна астрофизика на ANU каза, че изследването е първото в света проучване на цялото небе, предназначено да търси предсказани гравитационни вълни, излъчвани от възможни бозонни облаци близо до бързо въртящи се черни дупки.
„Почти невъзможно е тези свръхлеки бозонни частици да бъдат открити на Земята. Тези частици, ако съществуват, имат изключително ниска маса и рядко взаимодействат с друга материя, което е едно от ключовите свойства, които изглежда притежава тъмната материя. Тъмната материя е материал, който не може да се види директно, но знаем, че тъмната материя съществува, защото засяга обекти, които можем да наблюдаваме. Но чрез изследване на гравитационните вълни, излъчвани от тези облаци, може да успеем да проследим тези неуловими бозонови частици и може би да разбием кода на тъмната материя. Нашето търсене може също така да ни позволи да изключим някои ултралеки бозонни частици, които нашите теории предполагат, че може да съществуват, но всъщност не съществуват“, каза д-р Сун.
Д-р Сън, който също е младши изследовател в ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Detection (OzGrav), казва, че детекторите на гравитационни вълни позволяват на изследователите да изучават енергията на бързо въртящите се черни дупки, излъчвани от такива облаци, ако съществуват.
„Вярваме, че тези черни дупки улавят огромен брой бозонови частици в своето мощно гравитационно поле, създавайки облак, който корелира с тях. Този танц продължава от милиони години и продължава да генерира гравитационни вълни, които пътуват в космоса“, каза тя.
Въпреки че изследователите все още не са открили гравитационни вълни от бозонни облаци, д-р Сън каза, че науката за гравитационните вълни „отвори врати, които преди бяха затворени за учените“. „Откриването на гравитационните вълни не само предоставя информация за мистериозни компактни обекти във Вселената, като черни дупки и неутронни звезди, но също така ни позволява да търсим нови частици и тъмна материя. Бъдещите детектори на гравитационни вълни със сигурност ще разкрият повече възможности. Ще можем да проникнем по-дълбоко във Вселената и да открием повече информация за тези частици. Например откриването на бозонни облаци от детектори за гравитационни вълни ще предостави важна информация за тъмната материя и ще помогне за напредъка в други търсения на тъмна материя. Това също ще подобри разбирането ни за физиката на елементарните частици в по-широк план“, каза тя.
Друго важно откритие беше, че изследването хвърли светлина върху вероятността за съществуването на бозонни облаци в нашата галактика, като се има предвид тяхната възраст. Д-р Сън каза, че силата на всяка гравитационна вълна зависи от възрастта на облака, като по-старите облаци изпращат по-слаби сигнали. „Бозонният облак се свива, докато губи енергия, изпращайки гравитационни вълни“, каза д-р Сун.
„Научихме, че определен тип бозонен облак, по-млад от 1000 години, е малко вероятно да съществува някъде в нашата галактика, а облаци, които са на възраст до 10 милиона години, е малко вероятно да съществуват в рамките на около 3260 светлинни години от Земята.“
Прочетете също: