การไล่ล่าคลื่นความโน้มถ่วง - การเต้นเป็นจังหวะในอวกาศและเวลาที่เกิดจากหายนะครั้งใหญ่ของจักรวาล - อาจช่วยไขปริศนาอื่น ๆ ของจักรวาล - เมฆโบซอนและไม่ว่าจะเป็นคู่แข่งสำคัญสำหรับสสารมืดหรือไม่
ในการตรวจจับเมฆโบซอนที่อาจเกิดขึ้น นักวิจัยใช้เครื่องมือที่ทรงพลัง เช่น Laser Interferometric Gravitational-Wave Advanced Observatory (LIGO), Virgo Advanced และ KAGRA ซึ่งบันทึกคลื่นความโน้มถ่วงที่อยู่ห่างออกไปหลายพันล้านปีแสง
เมฆโบซอนประกอบด้วยอนุภาคขนาดเล็กมากซึ่งแทบไม่สามารถตรวจจับได้ ได้รับการเสนอให้เป็นแหล่งสสารมืดที่เป็นไปได้ ซึ่งคิดเป็นประมาณ 85% ของสสารทั้งหมดในจักรวาล
ขณะนี้ การศึกษาระดับนานาชาติครั้งสำคัญโดยความร่วมมือของ LIGO-Virgo-KAGRA ที่นำโดยนักวิทยาศาสตร์จากมหาวิทยาลัยแห่งชาติออสเตรเลีย (ANU) ได้เสนอโอกาสที่ดีที่สุดในการค้นหาอนุภาคย่อยเหล่านี้ด้วยการมองหาคลื่นความโน้มถ่วงที่เกิดจากเมฆโบซอนที่โคจรรอบหลุมดำ .
ดร. ลิลลี่ ซัน จากศูนย์ดาราศาสตร์ฟิสิกส์ดาราศาสตร์โน้มถ่วงของ ANU กล่าวว่าการศึกษานี้เป็นการสำรวจบนท้องฟ้าครั้งแรกของโลกที่ออกแบบมาเพื่อค้นหาคลื่นความโน้มถ่วงที่คาดการณ์ไว้ซึ่งเล็ดลอดออกมาจากเมฆโบซอนที่เป็นไปได้ใกล้กับหลุมดำที่หมุนรอบตัวอย่างรวดเร็ว
"แทบจะเป็นไปไม่ได้เลยที่จะตรวจจับอนุภาคโบซอนที่เบามากเหล่านี้บนโลก อนุภาคเหล่านี้ถ้ามีอยู่จะมีมวลต่ำมากและแทบไม่มีปฏิสัมพันธ์กับสสารอื่นซึ่งเป็นหนึ่งในคุณสมบัติหลักที่สสารมืดดูเหมือนจะมี” สสารมืดเป็นสสารที่ไม่สามารถมองเห็นได้โดยตรง แต่เรารู้ว่าสสารมืดมีอยู่จริง เพราะมันส่งผลต่อวัตถุที่เราสังเกตได้ แต่ด้วยการตรวจสอบคลื่นความโน้มถ่วงที่ปล่อยออกมาจากเมฆเหล่านี้ เราอาจสามารถติดตามอนุภาคโบโซนิกที่เข้าใจยากเหล่านี้ และอาจถอดรหัสรหัสสสารมืดได้ การค้นหาของเราอาจทำให้เราสามารถแยกแยะอนุภาคโบซอนที่เบาบางซึ่งทฤษฎีของเราแนะนำว่าอาจมีอยู่จริง แต่จริงๆ แล้วไม่มี” ดร. ซันกล่าว
ดร.ซัน ซึ่งเป็นนักวิจัยรุ่นเยาว์ของ ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Detection (OzGrav) ด้วย กล่าวว่าเครื่องตรวจจับคลื่นโน้มถ่วงช่วยให้นักวิจัยศึกษาพลังงานของหลุมดำที่หมุนอย่างรวดเร็วที่ปล่อยออกมาจากเมฆดังกล่าว หากมี
“เราเชื่อว่าหลุมดำเหล่านี้ดักจับอนุภาคโบโซนิกจำนวนมากในสนามโน้มถ่วงอันทรงพลังของพวกมัน ทำให้เกิดเมฆที่สัมพันธ์กับพวกมัน การเต้นรำนี้ดำเนินมาเป็นเวลาหลายล้านปีแล้วและยังคงสร้างคลื่นความโน้มถ่วงที่เดินทางผ่านอวกาศต่อไป” เธอกล่าว
แม้ว่านักวิจัยยังไม่ได้ตรวจพบคลื่นความโน้มถ่วงจากเมฆโบซอน ดร. ซันกล่าวว่าวิทยาศาสตร์ของคลื่นความโน้มถ่วง "ได้เปิดประตูที่นักวิทยาศาสตร์เคยปิดไว้ก่อนหน้านี้" "การค้นพบคลื่นโน้มถ่วงไม่เพียงแต่ให้ข้อมูลเกี่ยวกับวัตถุลึกลับลึกลับในจักรวาล เช่น หลุมดำและดาวนิวตรอน แต่ยังช่วยให้เราสามารถค้นหาอนุภาคและสสารมืดใหม่ๆ เครื่องตรวจจับคลื่นโน้มถ่วงในอนาคตจะเปิดโอกาสให้มากขึ้นอย่างแน่นอน เราจะสามารถเจาะลึกเข้าไปในจักรวาลและค้นพบข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับอนุภาคเหล่านี้ ตัวอย่างเช่น การตรวจจับเมฆโบซอนโดยเครื่องตรวจจับคลื่นโน้มถ่วงจะให้ข้อมูลที่สำคัญเกี่ยวกับสสารมืดและช่วยพัฒนาการค้นหาสสารมืดอื่นๆ นอกจากนี้ยังจะปรับปรุงความเข้าใจของเราเกี่ยวกับฟิสิกส์อนุภาคในวงกว้างมากขึ้น” เธอกล่าว
การค้นพบที่สำคัญอีกประการหนึ่งคือการศึกษาให้ความกระจ่างถึงความน่าจะเป็นของการมีอยู่ของเมฆโบซอนในดาราจักรของเรา เมื่อพิจารณาจากอายุของพวกมัน ดร.ซุน กล่าวว่า ความแรงของคลื่นความโน้มถ่วงใดๆ ขึ้นอยู่กับอายุของเมฆ โดยเมฆที่มีอายุมากกว่าจะส่งสัญญาณที่อ่อนลง "เมฆโบซอนหดตัวเมื่อสูญเสียพลังงาน และส่งคลื่นความโน้มถ่วงออกไป" ดร.ซันกล่าว
"เราได้เรียนรู้ว่าเมฆโบซอนบางประเภทที่มีอายุน้อยกว่า 1000 ปีไม่น่าจะมีอยู่ทุกที่ในกาแลคซีของเรา และเมฆที่มีอายุไม่เกิน 10 ล้านปีไม่น่าจะมีอยู่ภายใน 3260 ปีแสงจากโลก"
อ่าน: