Gravitacinių bangų – didelių kosminių kataklizmų sukeltų erdvės ir laiko pulsacijų – medžioklė gali padėti išspręsti vieną iš kitų visatos paslapčių – bozonų debesis ir tai, ar jie yra pagrindinis tamsiosios materijos varžovas.
Norėdami aptikti galimus bozono debesis, mokslininkai naudoja galingus instrumentus, tokius kaip lazerinė interferometrinė gravitacinių bangų pažangioji observatorija (LIGO), Virgo Advanced ir KAGRA, fiksuojančios gravitacines bangas iki milijardų šviesmečių.
Bozono debesys, sudaryti iš itin lengvų subatominių dalelių, kurių praktiškai neįmanoma aptikti, buvo pasiūlyta kaip galimas tamsiosios medžiagos, kuri sudaro apie 85 % visos visatos materijos, šaltinis.
Dabar didelis naujas tarptautinis LIGO-Virgo-KAGRA bendradarbiavimo tyrimas, kuriam vadovauja Australijos nacionalinio universiteto (ANU) mokslininkai, siūlo vieną geriausių galimybių rasti šias subatomines daleles ieškant gravitacinių bangų, kurias sukelia aplink juodąsias skyles skriejantys bozonų debesys. .
Dr Lilly Sun iš ANU Gravitacinės astrofizikos centro teigė, kad šis tyrimas buvo pirmasis pasaulyje viso dangaus tyrimas, skirtas ieškoti numatomų gravitacinių bangų, kylančių iš galimų bozonų debesų šalia greitai besisukančių juodųjų skylių.
„Žemėje šių itin lengvų bozono dalelių aptikti beveik neįmanoma. Šios dalelės, jei tokių yra, turi labai mažą masę ir retai sąveikauja su kita medžiaga, o tai yra viena iš pagrindinių tamsiosios medžiagos savybių. Tamsioji medžiaga yra medžiaga, kurios negalima matyti tiesiogiai, tačiau mes žinome, kad tamsioji medžiaga egzistuoja, nes ji veikia objektus, kuriuos galime stebėti. Tačiau tirdami šių debesų skleidžiamas gravitacines bangas galime atsekti šias sunkiai įmanomas bozonines daleles ir galbūt nulaužti tamsiosios medžiagos kodą. Mūsų paieška taip pat gali leisti atmesti kai kurias ultralengvąsias bozono daleles, kurios, remiantis mūsų teorijomis, gali egzistuoti, bet iš tikrųjų jų nėra“, – sakė dr.
Daktaras Sun, kuris taip pat yra ARC gravitacinių bangų aptikimo kompetencijos centro (OzGrav) jaunesnysis mokslo darbuotojas, teigia, kad gravitacinių bangų detektoriai leidžia tyrėjams ištirti greitai besisukančių juodųjų skylių, kurias skleidžia tokie debesys, energiją, jei tokių yra.
„Manome, kad šios juodosios skylės savo galingame gravitaciniame lauke sulaiko daugybę bozoninių dalelių, sukurdamos su jomis susijusį debesį. Šis šokis tęsiasi milijonus metų ir toliau generuoja gravitacines bangas, kurios keliauja per erdvę“, – sakė ji.
Nors mokslininkai dar neaptiko gravitacinių bangų iš bozono debesų, daktaras Sunas teigė, kad gravitacinių bangų mokslas „atvėrė duris, kurios anksčiau mokslininkams buvo uždarytos“. „Gravitacinių bangų atradimas ne tik suteikia informacijos apie paslaptingus kompaktiškus Visatos objektus, tokius kaip juodosios skylės ir neutroninės žvaigždės, bet ir leidžia ieškoti naujų dalelių bei tamsiosios medžiagos. Ateities gravitacinių bangų detektoriai tikrai atvers daugiau galimybių. Galėsime prasiskverbti giliau į visatą ir atrasti daugiau informacijos apie šias daleles. Pavyzdžiui, bozono debesų aptikimas gravitacinių bangų detektoriais suteiks svarbios informacijos apie tamsiąją medžiagą ir padės atlikti kitas tamsiosios medžiagos paieškas. Tai taip pat pagerins mūsų supratimą apie dalelių fiziką plačiau“, – sakė ji.
Kitas svarbus atradimas buvo tas, kad tyrimas atskleidė bozonų debesų egzistavimo tikimybę mūsų galaktikoje, atsižvelgiant į jų amžių. Dr Sun sakė, kad bet kokios gravitacinės bangos stiprumas priklauso nuo debesies amžiaus, o senesni debesys siunčia silpnesnius signalus. „Bosono debesis susitraukia, nes praranda energiją, siųsdamas gravitacines bangas“, – sakė daktaras Sun.
„Sužinojome, kad tam tikro tipo bozono debesis, jaunesnis nei 1000 metų, greičiausiai neegzistuotų niekur mūsų galaktikoje, o iki 10 milijonų metų senumo debesys greičiausiai neegzistuotų maždaug 3260 šviesmečių atstumu nuo Žemės.
Taip pat skaitykite: