Таинственные облака могут дать новые подсказки о темной материи



Охота за гравитационными волнами, рябью в пространстве и времени, вызванной крупными космическими катаклизмами, может помочь решить одну из других жгучих загадок Вселенной—бозонные облака и являются ли они ведущим претендентом на темную материю.


Исследователи используют мощные инструменты, такие как усовершенствованная лазерная интерферометрическая гравитационно-волновая обсерватория (LIGO), advanced Virgo и KAGRA, которые обнаруживают гравитационные волны на расстоянии до миллиардов световых лет, чтобы обнаружить потенциальные бозонные облака.


Бозонные облака, состоящие из сверхлегких субатомных частиц, которые почти невозможно обнаружить, были предложены в качестве возможного источника темной материи, на долю которой приходится около 85 процентов всей материи во Вселенной.


Теперь крупное новое международное исследование, проведенное в сотрудничестве ЛИГО-Девы-КАГРЫ и совместно возглавляемое исследователями из Австралийского национального университета (ANU), предлагает одну из лучших зацепок для поиска этих субатомных частиц путем поиска гравитационных волн, вызванных облаками бозонов, вращающимися вокруг черных дыр.


Доктор Лилли Сун из Центра гравитационной астрофизики АНУ сказала, что это исследование было первым в мире обзором всего неба, предназначенным для поиска предсказанных гравитационных волн, исходящих от возможных бозонных облаков вблизи быстро вращающихся черных дыр.


"На Земле почти невозможно обнаружить эти сверхлегкие частицы бозона", - сказал доктор Сан.


"Частицы, если они существуют, имеют чрезвычайно малую массу и редко взаимодействуют с другой материей—что, по-видимому, является одним из ключевых свойств темной материи. Темная материя-это материал, который нельзя увидеть непосредственно, но мы знаем, что темная материя существует из-за воздействия, которое она оказывает на объекты, которые мы можем наблюдать.


"Но, исследуя гравитационные волны, испускаемые этими облаками, мы, возможно, сможем отследить эти неуловимые частицы-бозоны и, возможно, взломать код темной материи. Наши поиски также могут позволить нам исключить определенные сверхлегкие частицы-бозоны, которые, как утверждают наши теории, могут существовать, но на самом деле их нет".


Доктор Сан, также младший научный сотрудник Центра передового опыта ARC по открытию гравитационных волн (OzGrav), сказал, что детекторы гравитационных волн позволяют исследователям исследовать энергию быстро вращающихся черных дыр, извлекаемых такими облаками, если они существуют.



Впечатление художника о черной дыре.  НАСА

"Мы считаем, что эти черные дыры ловят огромное количество частиц-бозонов в своем мощном гравитационном поле, создавая облако, коротирующее с ними. Этот тонкий танец продолжается миллионы лет и продолжает генерировать гравитационные волны, которые несутся в пространстве", - сказала она.


Хотя исследователи еще не обнаружили гравитационные волны от бозонных облаков, доктор Сан сказал, что наука о гравитационных волнах "открыла двери, которые ранее были закрыты для ученых".


"Открытия гравитационных волн не только предоставляют информацию о таинственных компактных объектах во Вселенной, таких как черные дыры и нейтронные звезды, они также позволяют нам искать новые частицы и темную материю",-сказала она.


"Будущие детекторы гравитационных волн, безусловно, откроют больше возможностей. Мы сможем глубже проникнуть во Вселенную и узнать больше об этих частицах.


"Например, открытие бозонных облаков с использованием детекторов гравитационных волн принесло бы важные сведения о темной материи и помогло бы продвинуть другие поиски темной материи. Это также продвинуло бы наше понимание физики элементарных частиц в более широком плане".


Еще одним значительным прорывом стало то, что исследование также пролило больше света на вероятность существования бозонных облаков в нашей собственной галактике, приняв во внимание их возраст.


Доктор Сан сказал, что сила любой гравитационной волны зависит от возраста облака, причем более старые посылают более слабые сигналы.


"Облако бозонов сжимается, поскольку оно теряет энергию, посылая гравитационные волны", - сказал доктор Сан.


"Мы узнали, что определенный тип бозонного облака моложе 1000 лет вряд ли будет существовать где-либо в нашей галактике, в то время как облака возрастом до 10 миллионов лет вряд ли будут существовать в пределах 3260 световых лет от Земли".


Обсудить:

0 comments:

Всегда рады услышать ваше мнение!