A gravitációs hullámok – a nagy kozmikus kataklizmák okozta térben és időben történő lüktetések – utáni vadászat segíthet megfejteni az univerzum egyik másik titkát – a bozonfelhőket, és azt, hogy a sötét anyag első számú versenyzője-e.
A potenciális bozonfelhők kimutatására a kutatók olyan erős eszközöket használnak, mint a Laser Interferometric Gravitational-Wave Advanced Observatory (LIGO), a Virgo Advanced és a KAGRA, amelyek akár több milliárd fényév távolságból is rögzítik a gravitációs hullámokat.
Az ultrakönnyű szubatomi részecskékből álló bozonfelhőket, amelyek gyakorlatilag nem észlelhetők, a sötét anyag lehetséges forrásaként javasolták, amely a világegyetem összes anyagának körülbelül 85%-át teszi ki.
Az Ausztrál Nemzeti Egyetem (ANU) tudósai által vezetett LIGO-Virgo-KAGRA együttműködés által végzett, új nemzetközi tanulmány az egyik legjobb lehetőséget kínálja ezeknek a szubatomi részecskéknek a megtalálására a fekete lyukak körül keringő bozonfelhők által okozott gravitációs hullámok keresésével. .
Dr. Lilly Sun, az ANU Gravitációs Asztrofizikai Központjának munkatársa elmondta, hogy a tanulmány a világ első égboltról szóló felmérése, amelynek célja a gyorsan forgó fekete lyukak közelében lévő lehetséges bozonfelhőkből kiinduló gravitációs hullámok felkutatása.
„Szinte lehetetlen észlelni ezeket az ultrakönnyű bozonrészecskéket a Földön. Ezek a részecskék, ha léteznek, rendkívül alacsony tömegűek, és ritkán lépnek kölcsönhatásba más anyagokkal, ami a sötét anyag egyik legfontosabb tulajdonsága. A sötét anyag olyan anyag, amely nem látható közvetlenül, de tudjuk, hogy a sötét anyag létezik, mert hatással van a megfigyelhető tárgyakra. De ha megvizsgáljuk a felhők által kibocsátott gravitációs hullámokat, képesek leszünk felkutatni ezeket a megfoghatatlan bozonikus részecskéket, és talán megtörhetjük a sötét anyag kódját. Keresésünk azt is lehetővé teheti, hogy kizárjunk néhány ultrakönnyű bozonrészecskét, amelyek elméleteink szerint létezhetnek, de valójában nem” – mondta Dr. Sun.
Dr. Sun, aki egyben az ARC Gravitációs Hullámok Detektálási Kiválósági Központjának (OzGrav) fiatalabb kutatója is, azt mondja, hogy a gravitációs hullámdetektorok lehetővé teszik a kutatók számára, hogy tanulmányozzák az ilyen felhők által kibocsátott gyorsan forgó fekete lyukak energiáját, ha léteznek ilyenek.
"Úgy gondoljuk, hogy ezek a fekete lyukak hatalmas számú bozonikus részecskét csapdába ejtenek erős gravitációs mezőjükben, és olyan felhőt hoznak létre, amely korrelál velük. Ez a tánc évmilliók óta tart, és továbbra is gravitációs hullámokat generál, amelyek áthaladnak az űrben” – mondta.
Bár a kutatóknak még nem sikerült észlelniük a bozonfelhők gravitációs hullámait, Dr. Sun szerint a gravitációs hullámok tudománya "olyan ajtókat nyitott meg, amelyek korábban zárva voltak a tudósok előtt". "A gravitációs hullámok felfedezése nemcsak az univerzumban található titokzatos kompakt objektumokról, például fekete lyukakról és neutroncsillagokról nyújt információt, hanem lehetővé teszi új részecskék és sötét anyag keresését is. A jövőbeni gravitációs hullámdetektorok minden bizonnyal több lehetőséget nyitnak meg. Képesek leszünk mélyebbre hatolni az univerzumba, és több információt felfedezni ezekről a részecskékről. Például a bozonfelhők gravitációs hullámdetektorok általi észlelése fontos információkat szolgáltat a sötét anyagról, és elősegíti a sötét anyag más kutatásait. Ez a részecskefizika tágabb értelemben vett megértését is javítja majd” – mondta.
Egy másik fontos felfedezés az volt, hogy a tanulmány rávilágított a bozonfelhők előfordulásának valószínűségére galaxisunkban, koruk alapján. Dr. Sun szerint bármely gravitációs hullám erőssége a felhő korától függ, az idősebb felhők gyengébb jeleket küldenek. "A bozonfelhő összehúzódik, ahogy energiát veszít, és gravitációs hullámokat bocsát ki" - mondta Dr. Sun.
"Megtanultuk, hogy egy bizonyos típusú, 1000 évnél fiatalabb bozonfelhő valószínűleg sehol sem létezik galaxisunkban, és a legfeljebb 10 millió éves felhők valószínűleg nem léteznek körülbelül 3260 fényévnyi távolságon belül a Földtől."
Olvassa el még: