Vânătoarea de unde gravitaționale – pulsații în spațiu și timp cauzate de mari cataclisme cosmice – poate ajuta la rezolvarea unuia dintre celelalte mistere ale universului – norii bosoni și dacă aceștia sunt un concurent principal pentru materia întunecată.
Pentru a detecta nori potențiali bosoni, cercetătorii folosesc instrumente puternice, cum ar fi Observatorul Avansat al Undelor Gravitaționale Interferometrice Laser (LIGO), Virgo Advanced și KAGRA, care înregistrează unde gravitaționale de până la miliarde de ani lumină distanță.
Norii bosoni, alcătuiți din particule subatomice ultraușoare care sunt practic nedetectabile, au fost propuși ca o posibilă sursă de materie întunecată, care reprezintă aproximativ 85% din întreaga materie din univers.
Acum, un nou studiu internațional major realizat de colaborarea LIGO-Virgo-KAGRA condus de oameni de știință de la Universitatea Națională din Australia (ANU) oferă una dintre cele mai bune oportunități de a găsi aceste particule subatomice căutând unde gravitaționale cauzate de norii de bosoni care orbitează găurile negre. .
Dr. Lilly Sun, de la Centrul pentru Astrofizică Gravitațională al ANU, a declarat că studiul a fost primul sondaj din lume pe întreg cerul, conceput pentru a căuta undele gravitaționale prezise care emană de la posibilii nori bosoni din apropierea găurilor negre care se rotesc rapid.
„Este aproape imposibil să detectezi aceste particule de boson ultraușoare pe Pământ. Aceste particule, dacă există, au o masă extrem de mică și rareori interacționează cu altă materie, care este una dintre proprietățile cheie pe care pare să le aibă materia întunecată.” Materia întunecată este material care nu poate fi văzut direct, dar știm că materia întunecată există deoarece afectează obiectele pe care le putem observa. Dar prin sondarea undelor gravitaționale emise de acești nori, putem fi capabili să urmărim aceste particule bosonice evazive și poate să descifram codul materiei întunecate. Căutarea noastră ne poate permite, de asemenea, să excludem unele particule de boson ultraușoare despre care teoriile noastre sugerează că ar putea exista, dar de fapt nu există”, a spus dr. Sun.
Dr. Sun, care este și cercetător junior la Centrul ARC de excelență pentru detectarea undelor gravitaționale (OzGrav), spune că detectoarele de unde gravitaționale permit cercetătorilor să studieze energia găurilor negre care se rotesc rapid emise de astfel de nori, dacă acestea există.
„Credem că aceste găuri negre captează un număr mare de particule bosonice în câmpul lor gravitațional puternic, creând un nor care se corelează cu ele. Acest dans se desfășoară de milioane de ani și continuă să genereze unde gravitaționale care călătoresc prin spațiu”, a spus ea.
Deși cercetătorii nu au detectat încă undele gravitaționale din norii bosoni, Dr. Sun a spus că știința undelor gravitaționale „a deschis uși care anterior erau închise oamenilor de știință”. „Descoperirea undelor gravitaționale nu oferă doar informații despre obiecte compacte misterioase din univers, cum ar fi găurile negre și stelele neutronice, dar ne permite și să căutăm noi particule și materie întunecată. Viitorii detectoare de unde gravitaționale vor deschide cu siguranță mai multe posibilități. Vom putea pătrunde mai adânc în univers și vom descoperi mai multe informații despre aceste particule. De exemplu, detectarea norilor bosoni de către detectoarele de unde gravitaționale va oferi informații importante despre materia întunecată și va ajuta la avansarea altor căutări de materie întunecată. De asemenea, va îmbunătăți înțelegerea noastră a fizicii particulelor într-un mod mai larg”, a spus ea.
O altă descoperire importantă a fost că studiul a făcut lumină asupra probabilității existenței norilor bosoni în galaxia noastră, având în vedere vârsta lor. Dr Sun a spus că puterea oricărei unde gravitaționale depinde de vârsta norului, norii mai vechi trimițând semnale mai slabe. „Norul boson se contractă pe măsură ce pierde energie, trimițând unde gravitaționale”, a spus dr. Sun.
„Am aflat că un anumit tip de nor boson mai tânăr de 1000 de ani este puțin probabil să existe oriunde în galaxia noastră, iar norii care au o vechime de până la 10 milioane de ani este puțin probabil să existe la aproximativ 3260 de ani-lumină de Pământ”.
Citeste si: