중력파(우주의 거대한 대격변으로 인한 공간과 시간의 맥동)에 대한 추적은 우주의 다른 미스터리 중 하나인 보손 구름과 이들이 암흑 물질의 주요 경쟁자인지 여부를 해결하는 데 도움이 될 수 있습니다.
잠재적인 보손 구름을 감지하기 위해 연구원들은 최대 수십억 광년 떨어진 중력파를 기록하는 LIGO(Laser Interferometric Gravitational-Wave Advanced Observatory), Virgo Advanced 및 KAGRA와 같은 강력한 장비를 사용합니다.
거의 감지할 수 없는 초경량 아원자 입자로 구성된 보손 구름은 우주 전체 물질의 약 85%를 차지하는 암흑 물질의 가능한 소스로 제안되었습니다.
이제 호주 국립 대학(ANU) 과학자들이 이끄는 LIGO-Virgo-KAGRA 공동 연구에 의한 주요 새로운 국제 연구는 블랙홀 주위를 도는 보존 구름으로 인한 중력파를 찾아 이러한 아원자 입자를 찾을 수 있는 가장 좋은 기회 중 하나를 제공합니다. .
ANU 중력 천체 물리학 센터의 Lilly Sun 박사는 이 연구가 빠르게 회전하는 블랙홀 근처의 가능한 보존 구름에서 나오는 예상 중력파를 찾기 위해 설계된 세계 최초의 전천측 조사라고 말했습니다.
"지구에서 이러한 초경량 보존 입자를 감지하는 것은 거의 불가능합니다. 이러한 입자가 존재한다면 질량이 매우 낮고 다른 물질과 거의 상호 작용하지 않는데, 이는 암흑 물질이 가지고 있는 것으로 보이는 주요 특성 중 하나입니다.” 암흑물질은 직접적으로 볼 수 없는 물질이지만 우리가 관찰할 수 있는 물체에 영향을 미치기 때문에 암흑물질이 존재한다는 것을 알고 있습니다. 그러나 이 구름에서 방출되는 중력파를 조사함으로써 우리는 이 찾기 힘든 bosonic 입자를 추적하고 암흑 물질 코드를 해독할 수 있을 것입니다. 우리의 연구를 통해 우리의 이론에 따르면 존재할 수 있지만 실제로는 존재하지 않는 일부 초경량 보존 입자를 배제할 수도 있습니다.”라고 Sun 박사는 말했습니다.
ARC 중력파 탐지 우수 센터(OzGrav)의 주니어 연구원이기도 한 Sun 박사는 중력파 탐지기를 통해 연구원들이 그러한 구름에서 방출되는 빠르게 회전하는 블랙홀의 에너지를 연구할 수 있다고 말합니다.
"우리는 이 블랙홀이 강력한 중력장에 엄청난 수의 보존 입자를 가두어 그들과 상관관계가 있는 구름을 생성한다고 믿습니다. 이 춤은 수백만 년 동안 계속되어 왔으며 우주를 여행하는 중력파를 계속 생성하고 있습니다.”라고 그녀는 말했습니다.
연구자들은 아직 보손 구름의 중력파를 감지하지 못했지만, Sun 박사는 중력파의 과학이 "이전에 과학자들에게 닫혀 있던 문을 열었다"고 말했습니다. "중력파의 발견은 블랙홀과 중성자별과 같은 우주의 신비한 조밀한 물체에 대한 정보를 제공할 뿐만 아니라 새로운 입자와 암흑 물질을 찾을 수 있게 해줍니다. 미래의 중력파 탐지기는 확실히 더 많은 가능성을 열어줄 것입니다. 우리는 우주 깊숙이 침투하여 이 입자에 대한 더 많은 정보를 발견할 수 있을 것입니다. 예를 들어, 중력파 탐지기에 의한 보손 구름의 탐지는 암흑 물질에 대한 중요한 정보를 제공하고 다른 암흑 물질 검색을 발전시키는 데 도움이 될 것입니다. 그것은 또한 입자 물리학에 대한 우리의 이해를 더 광범위하게 향상시킬 것입니다.”라고 그녀는 말했습니다.
또 다른 중요한 발견은 이 연구가 우리 은하에 보존 구름의 나이를 고려할 때 존재할 확률에 대한 빛을 주었다는 것입니다. Sun 박사는 중력파의 강도는 구름의 나이에 따라 달라지며 오래된 구름은 약한 신호를 보낸다고 말했습니다. "보손 구름은 에너지를 잃을 때 수축하여 중력파를 내보냅니다."라고 Sun 박사는 말했습니다.
"우리는 1000년 미만의 특정 유형의 보존 구름은 우리 은하 어디에도 존재하지 않을 것이며, 최대 10만 년 된 구름은 지구에서 약 3260광년 이내에 존재할 가능성이 거의 없다는 것을 배웠습니다."
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