Perburuan gelombang gravitasi – denyutan dalam ruang dan waktu yang disebabkan oleh bencana alam semesta yang hebat – dapat membantu memecahkan salah satu misteri alam semesta lainnya – awan boson dan apakah mereka merupakan pesaing utama materi gelap.
Untuk mendeteksi potensi awan boson, para peneliti menggunakan instrumen canggih seperti Laser Interferometric Gravitational-Wave Advanced Observatory (LIGO), Virgo Advanced, dan KAGRA, yang merekam gelombang gravitasi hingga miliaran tahun cahaya.
Awan boson, terdiri dari partikel subatomik ultralight yang hampir tidak terdeteksi, telah diusulkan sebagai kemungkinan sumber materi gelap, yang membentuk sekitar 85% dari semua materi di alam semesta.
Sekarang, sebuah studi internasional baru yang besar oleh kolaborasi LIGO-Virgo-KAGRA yang dipimpin oleh para ilmuwan dari Australian National University (ANU) menawarkan salah satu peluang terbaik untuk menemukan partikel subatomik ini dengan mencari gelombang gravitasi yang disebabkan oleh awan boson yang mengorbit lubang hitam. .
Dr Lilly Sun, dari ANU's Center for Gravitational Astrophysics, mengatakan penelitian ini adalah survei langit pertama di dunia yang dirancang untuk mencari prediksi gelombang gravitasi yang berasal dari kemungkinan awan boson di dekat lubang hitam yang berotasi cepat.
"Hampir mustahil untuk mendeteksi partikel boson ultralight ini di Bumi. Partikel-partikel ini, jika ada, memiliki massa yang sangat rendah dan jarang berinteraksi dengan materi lain, yang merupakan salah satu sifat utama yang tampaknya dimiliki materi gelap.” Materi gelap adalah materi yang tidak dapat dilihat secara langsung, tetapi kita tahu bahwa materi gelap ada karena memengaruhi objek yang dapat kita amati. Tetapi dengan menyelidiki gelombang gravitasi yang dipancarkan oleh awan ini, kita mungkin dapat melacak partikel bosonik yang sulit dipahami ini dan mungkin memecahkan kode materi gelap. Pencarian kami juga memungkinkan kami untuk mengesampingkan beberapa partikel boson ultralight yang menurut teori kami mungkin ada tetapi sebenarnya tidak,” kata Dr. Sun.
Dr. Sun, yang juga peneliti junior di ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Detection (OzGrav), mengatakan bahwa detektor gelombang gravitasi memungkinkan peneliti untuk mempelajari energi lubang hitam yang berputar cepat yang dipancarkan oleh awan semacam itu, jika memang ada.
"Kami percaya bahwa lubang hitam ini menjebak sejumlah besar partikel bosonik di medan gravitasinya yang kuat, menciptakan awan yang berkorelasi dengan mereka. Tarian ini telah berlangsung selama jutaan tahun dan terus menghasilkan gelombang gravitasi yang bergerak melalui ruang angkasa, ”katanya.
Meskipun para peneliti belum mendeteksi gelombang gravitasi dari awan boson, Dr. Sun mengatakan ilmu gelombang gravitasi "telah membuka pintu yang sebelumnya tertutup bagi para ilmuwan." "Penemuan gelombang gravitasi tidak hanya memberikan informasi tentang benda padat misterius di alam semesta, seperti lubang hitam dan bintang neutron, tetapi juga memungkinkan kita untuk mencari partikel baru dan materi gelap. Detektor gelombang gravitasi masa depan tentu akan membuka lebih banyak kemungkinan. Kita akan dapat menembus lebih dalam ke alam semesta dan menemukan lebih banyak informasi tentang partikel-partikel ini. Misalnya, deteksi awan boson oleh detektor gelombang gravitasi akan memberikan informasi penting tentang materi gelap dan membantu memajukan pencarian materi gelap lainnya. Ini juga akan meningkatkan pemahaman kita tentang fisika partikel secara lebih luas, ”katanya.
Penemuan penting lainnya adalah bahwa penelitian ini menjelaskan kemungkinan keberadaan awan boson di galaksi kita, mengingat usianya. Dr Sun mengatakan kekuatan gelombang gravitasi tergantung pada usia awan, dengan awan yang lebih tua mengirimkan sinyal yang lebih lemah. "Awan boson berkontraksi karena kehilangan energi, mengirimkan gelombang gravitasi," kata Dr. Sun.
"Kami mengetahui bahwa jenis awan boson tertentu yang lebih muda dari 1000 tahun tidak mungkin ada di mana pun di galaksi kita, dan awan yang berusia hingga 10 juta tahun tidak mungkin ada dalam jarak sekitar 3260 tahun cahaya dari Bumi."
Baca juga: