המצוד אחר גלי כבידה - פעימות במרחב ובזמן הנגרמות על ידי אסון קוסמי גדול - עשוי לסייע בפתרון אחת מהתעלומות האחרות של היקום - ענני בוזון והאם הם מתחרים עיקריים לחומר אפל.
כדי לזהות ענני בוזון פוטנציאליים, חוקרים משתמשים במכשירים רבי עוצמה כמו מצפה הכבידה המתקדם בגלי הלייזר (LIGO), Virgo Advanced ו-KAGRA, שמתעדים גלי כבידה במרחק של עד מיליארדי שנות אור.
ענני בוזון, המורכבים מחלקיקים תת-אטומיים קלים במיוחד שאינם ניתנים לגילוי, הוצעו כמקור אפשרי לחומר אפל, המהווה כ-85% מכלל החומר ביקום.
כעת, מחקר בינלאומי חדש גדול של שיתוף הפעולה LIGO-Virgo-KAGRA בראשות מדענים מהאוניברסיטה הלאומית של אוסטרליה (ANU) מציע את אחת ההזדמנויות הטובות ביותר למצוא את החלקיקים התת-אטומיים הללו על ידי חיפוש אחר גלי כבידה הנגרמים על ידי ענני בוזונים המקיפים חורים שחורים .
ד"ר לילי סאן, מהמרכז לאסטרופיזיקת כבידה של ANU, אמרה כי המחקר היה הסקר הראשון בעולם שמיועד לחיפוש אחר גלי כבידה חזויים הבוקעים מענני בוזון אפשריים ליד חורים שחורים מסתובבים במהירות.
"זה כמעט בלתי אפשרי לזהות את חלקיקי הבוזון האולטרה-קלים האלה על פני כדור הארץ. חלקיקים אלה, אם הם קיימים, בעלי מסה נמוכה ביותר ולעיתים רחוקות מקיימים אינטראקציה עם חומר אחר, שזו אחת מתכונות המפתח שנראה שיש לחומר האפל". חומר אפל הוא חומר שלא ניתן לראות ישירות, אך אנו יודעים שחומר אפל קיים מכיוון שהוא משפיע על עצמים שאנו יכולים לצפות בהם. אבל על ידי בדיקה של גלי הכבידה הנפלטים על ידי העננים האלה, אולי נוכל להתחקות אחר חלקיקי הבוזון החמקמקים האלה ואולי לפצח את קוד החומר האפל. החיפוש שלנו עשוי גם לאפשר לנו לשלול חלקיקי בוזון אולטרה קלים שהתיאוריות שלנו מציעות שקיימים אך למעשה לא קיימים", אמר ד"ר סאן.
ד"ר סאן, שהוא גם חוקר זוטר במרכז המצוינות של ARC לגילוי גלי כבידה (OzGrav), אומר שגלאי גלי כבידה מאפשרים לחוקרים לחקור את האנרגיה של חורים שחורים מסתובבים במהירות הנפלטים מעננים כאלה, אם הם קיימים.
"אנו מאמינים שהחורים השחורים הללו לוכדים מספר עצום של חלקיקים בוזוניים בשדה הכבידה החזק שלהם, ויוצרים ענן שמתאם איתם. הריקוד הזה נמשך כבר מיליוני שנים וממשיך לייצר גלי כבידה שנעים בחלל", אמרה.
למרות שחוקרים עדיין לא זיהו גלי כבידה מענני בוזון, ד"ר סאן אמר כי מדע גלי הכבידה "פתח דלתות שהיו סגורות בעבר למדענים". "הגילוי של גלי כבידה לא רק מספק מידע על עצמים קומפקטיים מסתוריים ביקום, כמו חורים שחורים וכוכבי נויטרונים, אלא גם מאפשר לנו לחפש חלקיקים חדשים וחומר אפל. גלאי גלי כבידה עתידיים בהחלט יפתחו אפשרויות נוספות. נוכל לחדור עמוק יותר לתוך היקום ולגלות מידע נוסף על החלקיקים הללו. לדוגמה, זיהוי ענני בוזון באמצעות גלאי גלי כבידה יספק מידע חשוב על חומר אפל ויעזור לקדם חיפושים אחרים של חומר אפל. זה גם ישפר את ההבנה שלנו בפיזיקה של חלקיקים בצורה רחבה יותר", אמרה.
תגלית חשובה נוספת הייתה שהמחקר שופך אור על ההסתברות לקיומם של ענני בוזון בגלקסיה שלנו, בהתחשב בגילם. ד"ר סאן אמר שעוצמתו של כל גל כבידה תלויה בגילו של הענן, כאשר עננים ישנים שולחים אותות חלשים יותר. "ענן הבוזון מתכווץ כשהוא מאבד אנרגיה, ושולח גלי כבידה", אמר ד"ר סאן.
"למדנו שסוג מסוים של ענן בוזון צעיר מ-1000 שנים לא קיים בשום מקום בגלקסיה שלנו, ועננים שגילם עד 10 מיליון שנים לא צפויים להתקיים במרחק של כ-3260 שנות אור מכדור הארץ".
קרא גם: