Honba za gravitačními vlnami – pulsacemi v prostoru a čase způsobenými velkými kosmickými kataklyzmaty – může pomoci vyřešit jednu z dalších záhad vesmíru – bosonová oblaka a zda jsou hlavním uchazečem o temnou hmotu.
K detekci potenciálních bosonových mračen používají vědci výkonné přístroje, jako je Laser Interferometric Gravitational-Wave Advanced Observatory (LIGO), Virgo Advanced a KAGRA, které zaznamenávají gravitační vlny vzdálené až miliardy světelných let.
Bosonová mračna složená z ultralehkých subatomárních částic, které jsou prakticky nedetekovatelné, byla navržena jako možný zdroj temné hmoty, která tvoří asi 85 % veškeré hmoty ve vesmíru.
Nyní nová významná mezinárodní studie spolupráce LIGO-Virgo-KAGRA vedená vědci z Australské národní univerzity (ANU) nabízí jednu z nejlepších příležitostí k nalezení těchto subatomárních částic hledáním gravitačních vln způsobených mračny bosonů obíhajících černé díry. .
Doktorka Lilly Sunová z ANU's Center for Gravitational Astrophysics uvedla, že studie je prvním celosvětovým průzkumem na obloze navrženým tak, aby hledal předpokládané gravitační vlny vycházející z možných bosonových mračen poblíž rychle rotujících černých děr.
„Detekovat tyto ultralehké bosonové částice na Zemi je téměř nemožné. Tyto částice, pokud existují, mají extrémně nízkou hmotnost a zřídka interagují s jinou hmotou, což je jedna z klíčových vlastností, kterou má temná hmota. Temná hmota je materiál, který nelze vidět přímo, ale víme, že temná hmota existuje, protože ovlivňuje objekty, které můžeme pozorovat. Ale sondováním gravitačních vln vyzařovaných těmito mraky můžeme být schopni vystopovat tyto nepolapitelné bosonické částice a možná rozluštit kód temné hmoty. Naše pátrání nám také může umožnit vyloučit některé ultralehké bosonové částice, o kterých naše teorie předpokládají, že by mohly existovat, ale ve skutečnosti neexistují,“ řekl Dr. Sun.
Dr. Sun, který je také mladším výzkumníkem v ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Detection (OzGrav), říká, že detektory gravitačních vln umožňují výzkumníkům studovat energii rychle rotujících černých děr vyzařovaných takovými mraky, pokud existují.
„Věříme, že tyto černé díry zachycují obrovské množství bosonických částic ve svém silném gravitačním poli a vytvářejí mrak, který s nimi koreluje. Tento tanec probíhá už miliony let a nadále generuje gravitační vlny, které cestují vesmírem,“ řekla.
Ačkoli výzkumníci ještě nezjistili gravitační vlny z bosonových mračen, Dr. Sun řekl, že věda o gravitačních vlnách "otevřela dveře, které byly dříve vědcům zavřené." „Objev gravitačních vln poskytuje nejen informace o záhadných kompaktních objektech ve vesmíru, jako jsou černé díry a neutronové hvězdy, ale také nám umožňuje hledat nové částice a temnou hmotu. Budoucí detektory gravitačních vln jistě otevřou další možnosti. Budeme moci proniknout hlouběji do vesmíru a objevit více informací o těchto částicích. Například detekce bosonových mračen detektory gravitačních vln poskytne důležité informace o temné hmotě a pomůže urychlit další hledání temné hmoty. Také to zlepší naše chápání fyziky částic v širším měřítku,“ řekla.
Dalším důležitým objevem bylo, že studie vrhla světlo na pravděpodobnost existence bosonových mračen v naší galaxii vzhledem k jejich stáří. Dr Sun řekl, že síla jakékoli gravitační vlny závisí na stáří oblaku, přičemž starší mraky vysílají slabší signály. "Bosonový mrak se smršťuje, jak ztrácí energii a vysílá gravitační vlny," řekl Dr. Sun.
"Dozvěděli jsme se, že určitý typ bosonového mračna mladšího než 1000 let pravděpodobně nikde v naší galaxii neexistuje a oblaka stará až 10 milionů let pravděpodobně nebudou existovat do vzdálenosti asi 3260 světelných let od Země."
Přečtěte si také: