Honba za gravitačnými vlnami – pulzáciami v priestore a čase spôsobená veľkými kozmickými kataklizmami – môže pomôcť vyriešiť jednu z ďalších záhad vesmíru – bozónové oblaky a to, či sú hlavným uchádzačom o temnú hmotu.
Na detekciu potenciálnych bozónových oblakov výskumníci používajú výkonné nástroje, ako je Laser Interferometric Gravitational-Wave Advanced Observatory (LIGO), Virgo Advanced a KAGRA, ktoré zaznamenávajú gravitačné vlny vzdialené až miliardy svetelných rokov.
Bozónové oblaky zložené z ultraľahkých subatomárnych častíc, ktoré sú prakticky nedetekovateľné, boli navrhnuté ako možný zdroj tmavej hmoty, ktorá tvorí asi 85 % všetkej hmoty vo vesmíre.
Teraz nová významná medzinárodná štúdia spolupráce LIGO-Virgo-KAGRA vedená vedcami z Austrálskej národnej univerzity (ANU) ponúka jednu z najlepších príležitostí na nájdenie týchto subatomárnych častíc hľadaním gravitačných vĺn spôsobených mrakmi bozónov obiehajúcich čierne diery. .
Doktorka Lilly Sun z Centra pre gravitačnú astrofyziku ANU uviedla, že štúdia je prvým celosvetovým prieskumom na oblohe, ktorý má hľadať predpovedané gravitačné vlny vyžarujúce z možných bozónových oblakov v blízkosti rýchlo rotujúcich čiernych dier.
„Detegovať tieto ultraľahké bozónové častice na Zemi je takmer nemožné. Tieto častice, ak existujú, majú extrémne nízku hmotnosť a zriedkavo interagujú s inou hmotou, čo je jedna z kľúčových vlastností, ktorú má tmavá hmota. Temná hmota je materiál, ktorý nemožno vidieť priamo, ale vieme, že temná hmota existuje, pretože ovplyvňuje objekty, ktoré môžeme pozorovať. Ale skúmaním gravitačných vĺn vyžarovaných týmito oblakmi môžeme byť schopní vystopovať tieto nepolapiteľné bosonické častice a možno rozlúsknuť kód temnej hmoty. Naše pátranie nám tiež môže umožniť vylúčiť niektoré ultraľahké bozónové častice, ktoré by podľa našich teórií mohli existovať, ale v skutočnosti neexistujú,“ povedal Dr. Sun.
Dr. Sun, ktorý je tiež mladším výskumníkom v ARC Centre of Excellence for Gravitational Wave Detection (OzGrav), hovorí, že detektory gravitačných vĺn umožňujú výskumníkom študovať energiu rýchlo rotujúcich čiernych dier emitovaných takýmito mrakmi, ak existujú.
„Veríme, že tieto čierne diery zachytávajú obrovské množstvo bosonických častíc vo svojom silnom gravitačnom poli, čím vytvárajú oblak, ktorý s nimi koreluje. Tento tanec prebieha už milióny rokov a naďalej generuje gravitačné vlny, ktoré cestujú vesmírom,“ povedala.
Hoci výskumníci ešte nezistili gravitačné vlny z bozónových oblakov, Dr. Sun povedal, že veda o gravitačných vlnách "otvorila dvere, ktoré boli predtým pre vedcov zatvorené." „Objav gravitačných vĺn poskytuje nielen informácie o záhadných kompaktných objektoch vo vesmíre, ako sú čierne diery a neutrónové hviezdy, ale umožňuje nám aj hľadanie nových častíc a temnej hmoty. Budúce detektory gravitačných vĺn určite otvoria ďalšie možnosti. Budeme môcť preniknúť hlbšie do vesmíru a objaviť viac informácií o týchto časticiach. Napríklad detekcia bozónových oblakov detektormi gravitačných vĺn poskytne dôležité informácie o tmavej hmote a pomôže pokročiť v ďalšom hľadaní temnej hmoty. Zlepší to aj naše chápanie fyziky častíc v širšom zmysle,“ povedala.
Ďalším dôležitým objavom bolo, že štúdia objasnila pravdepodobnosť existencie bozónových oblakov v našej galaxii vzhľadom na ich vek. Dr Sun povedal, že sila akejkoľvek gravitačnej vlny závisí od veku oblaku, pričom staršie oblaky vysielajú slabšie signály. "Bozónový oblak sa sťahuje, keď stráca energiu a vysiela gravitačné vlny," povedal Dr. Sun.
"Dozvedeli sme sa, že určitý typ bozónového oblaku mladšího ako 1000 rokov pravdepodobne nikde v našej galaxii neexistuje a oblaky, ktoré sú staré až 10 miliónov rokov, sa pravdepodobne nevyskytujú vo vzdialenosti približne 3260 svetelných rokov od Zeme."
Prečítajte si tiež: