Iskanje gravitacijskih valov – utripov v prostoru in času, ki jih povzročajo velike kozmične kataklizme – lahko pomaga rešiti eno od drugih skrivnosti vesolja – bozonske oblake in ali so glavni tekmec za temno snov.
Za odkrivanje morebitnih bozonskih oblakov raziskovalci uporabljajo zmogljive instrumente, kot je Laser Interferometric Gravitational-Wave Advanced Observatory (LIGO), Virgo Advanced in KAGRA, ki beležijo gravitacijske valove do milijard svetlobnih let stran.
Bozonski oblaki, sestavljeni iz ultralahkih subatomskih delcev, ki jih praktično ni mogoče zaznati, so bili predlagani kot možen vir temne snovi, ki predstavlja približno 85 % vse snovi v vesolju.
Zdaj velika nova mednarodna študija kolaboracije LIGO-Virgo-KAGRA, ki jo vodijo znanstveniki z Avstralske nacionalne univerze (ANU), ponuja eno najboljših priložnosti za iskanje teh subatomskih delcev z iskanjem gravitacijskih valov, ki jih povzročajo oblaki bozonov, ki krožijo okoli črnih lukenj. .
Dr. Lilly Sun iz Centra za gravitacijsko astrofiziko ANU je dejala, da je bila študija prva raziskava celotnega neba na svetu, namenjena iskanju predvidenih gravitacijskih valov, ki izhajajo iz možnih bozonskih oblakov v bližini hitro vrtečih se črnih lukenj.
»Te ultralahke bozonske delce na Zemlji je skoraj nemogoče zaznati. Ti delci, če obstajajo, imajo izjemno majhno maso in le redko komunicirajo z drugo snovjo, kar je ena ključnih lastnosti, ki jih ima temna snov.« Temna snov je material, ki ga ni mogoče neposredno videti, vendar vemo, da temna snov obstaja, ker vpliva na predmete, ki jih lahko opazujemo. Toda s sondiranjem gravitacijskih valov, ki jih oddajajo ti oblaki, bomo morda lahko izsledili te izmuzljive bozonske delce in morda razbili kodo temne snovi. Naše iskanje nam lahko tudi omogoči, da izključimo nekatere ultralahke bozonske delce, za katere naše teorije nakazujejo, da bi lahko obstajali, a dejansko ne,« je dejal dr. Sun.
Dr. Sun, ki je tudi mladi raziskovalec v Centru odličnosti ARC za zaznavanje gravitacijskih valov (OzGrav), pravi, da detektorji gravitacijskih valov omogočajo raziskovalcem, da preučujejo energijo hitro vrtečih se črnih lukenj, ki jih oddajajo takšni oblaki, če obstajajo.
"Verjamemo, da te črne luknje ujamejo ogromno bozonskih delcev v svoje močno gravitacijsko polje in ustvarijo oblak, ki je v korelaciji z njimi. Ta ples poteka že milijone let in še naprej ustvarja gravitacijske valove, ki potujejo skozi vesolje,« je dejala.
Čeprav raziskovalci še niso odkrili gravitacijskih valov iz bozonskih oblakov, je dr. Sun dejal, da je znanost o gravitacijskih valovih "odprla vrata, ki so bila prej zaprta za znanstvenike." »Odkritje gravitacijskih valov ne zagotavlja le informacij o skrivnostnih kompaktnih objektih v vesolju, kot so črne luknje in nevtronske zvezde, temveč nam omogoča tudi iskanje novih delcev in temne snovi. Prihodnji detektorji gravitacijskih valov bodo gotovo odprli več možnosti. Lahko bomo prodrli globlje v vesolje in odkrili več informacij o teh delcih. Na primer, zaznavanje bozonskih oblakov z detektorji gravitacijskih valov bo zagotovilo pomembne informacije o temni snovi in pomagalo pri drugih iskanjih temne snovi. Prav tako bo izboljšalo naše razumevanje fizike delcev širše,« je dejala.
Drugo pomembno odkritje je bilo, da je študija osvetlila verjetnost obstoja bozonskih oblakov v naši galaksiji glede na njihovo starost. Dr Sun je dejal, da je moč katerega koli gravitacijskega vala odvisna od starosti oblaka, pri čemer starejši oblaki pošiljajo šibkejše signale. "Bozonski oblak se skrči, ko izgublja energijo in pošilja gravitacijske valove," je dejal dr. Sun.
"Izvedeli smo, da določena vrsta bozonskega oblaka, mlajšega od 1000 let, verjetno ne obstaja nikjer v naši galaksiji, in oblaki, stari do 10 milijonov let, verjetno ne obstajajo v približno 3260 svetlobnih letih od Zemlje."
Preberite tudi: