Таємничі хмари можуть надати нові підказки щодо темної матерії
Полювання на гравітаційні хвилі – брижі в просторі та часі, викликані величезними космічними катаклізмами, – може допомогти вирішити одну з інших пекучих таємниць Всесвіту — бозонні хмари та те, чи є вони провідним претендентом на темну матерію. Для виявлення місцерозташування потенційних бозонних хмар дослідники використовують потужні інструменти, такі як удосконалена Лазерна інтерферометрична гравітаційно-хвильова обсерваторія (LIGO), вдосконалені Virgo та KAGRA, які реєструють гравітаційні хвилі з відстані до мільярдів світлових років.
Про це розповідають в Австралійському національному університеті (ANU), передають OstanniPodii.com
Бозонні хмари, що складаються з надлегких субатомних частинок, які майже неможливо виявити, були запропоновані як можливе джерело темної матерії, яка становить близько 85 відсотків усієї матерії у Всесвіті.
Тепер нове велике міжнародне дослідження, проведене у рамках співпраці LIGO-Virgo-KAGRA під керівництвом дослідників з ANU, пропонує один з найкращих методів на вполювання цих субатомних частинок шляхом пошуку гравітаційних хвиль, викликаних бозонними хмарами, що кружляють навколо чорних дір.
Докторка Ліллі Сан з Центру гравітаційної астрофізики ANU сказала, що це дослідження було першим у світі оглядом всього неба, призначеним для пошуку передбачених гравітаційних хвиль, що виходять від можливих бозонних хмар поблизу швидко обертових чорних дір.
«Ці надлегкі бозонні частинки майже неможливо виявити на Землі», – сказала докторка Сан.
«Частинки, якщо вони існують, мають надзвичайно малу масу й рідко взаємодіють з іншою матерією, що є однією з ключових властивостей, які, як вбачається, має темна матерія. Темна матерія – це матеріал, який неможливо побачити безпосередньо, але ми знаємо, що темна матерія існує через вплив, який він чинить на об’єкти, які ми можемо спостерігати.»
«Але, завдяки пошуку гравітаційних хвиль, які випромінюють ці хмари, ми зможемо відстежити ці невловні бозонні частинки та, можливо, "зламати код" темної матерії. Наші пошуки також можуть дозволити нам виключити деякі надлегкі бозонні частинки, які, згідно з нашими теоріями, можуть існувати, але насправді не існують.»
Др. Сан, яка також є молодшою дослідницею Центру передового досвіду ARC з виявлення гравітаційних хвиль (OzGrav), сказала, що детектори гравітаційних хвиль дозволяють дослідникам вивчати енергію швидко обертових чорних дір, що виділяється такими хмарами, якщо вони існують.
Чорна діра в уявленні художника. Credit: NASA
«Ми вважаємо, що ці чорні діри захоплюють величезну кількість бозонних частинок у своє потужне гравітаційне поле, створюючи хмару, що співобертається з ними. Цей витончений танець триває мільйони років і продовжує генерувати гравітаційні хвилі, які проносяться крізь космос», - сказала вона.
Хоча дослідники ще не виявили гравітаційні хвилі від бозонних хмар, докторка Сан каже, що наука про гравітаційні хвилі «відкрила двері, які раніше були замкнені для вчених».
«Відкриття гравітаційних хвиль не тільки дають інформацію про таємничі компактні об’єкти у Всесвіті, такі як чорні діри та нейтронні зорі, вони також дозволяють нам шукати нові частинки та темну матерію», – сказала вона.
«Майбутні детектори гравітаційних хвиль, безумовно, відкриють більше можливостей. Ми зможемо проникнути глибше у Всесвіт і дізнатися більше про ці частинки.»
«Наприклад, відкриття бозонних хмар за допомогою детекторів гравітаційних хвиль дасть важливе уявлення про темну матерію та допоможе просунути вперед інші пошуки темної матерії. Це також розширить наше розуміння фізики елементарних частинок».
Ще одним значним відкриттям стало те, що дослідження пролило більше світла на ймовірність існування бозонних хмар у нашій галактиці, враховуючи їх вік.
Др. Сан сказала, що сила будь-якої гравітаційної хвилі залежить від віку хмари, причому більш старіші посилають слабкіші сигнали.
«Бозонна хмара зменшується, оскільки втрачає енергію, посилаючи гравітаційні хвилі», — сказала докторка Сан.
«Ми дізналися, що певний тип бозонних хмар молодше 1000 років навряд чи буде існувати де-небудь у нашій галактиці, тоді як хмари віком до 10 мільйонів років навряд чи будуть існувати в межах приблизно 3260 світлових років від Землі.»
! Читайте ще цікаві новини про космос на сайті, або слідкуйте за ними на Facebook.