引力波是空間和時間結(jié)構(gòu)中的宇宙漣漪，它來自空間中的災(zāi)難性事件，如黑洞和中子星的碰撞--大質(zhì)量超巨星的核心坍縮。地球上極其敏感的引力波探測器，如先進(jìn)的LIGO和Virgo探測器，已經(jīng)成功觀測到幾十個引力波信號，它們也被用來搜索暗物質(zhì)：一種假設(shè)的物質(zhì)形式，被認(rèn)為占宇宙中所有物質(zhì)的大約85%。暗物質(zhì)可能由不吸收、不反射或不發(fā)射光的粒子組成，因此它們不能通過觀察電磁輻射來檢測。

暗物質(zhì)是不能直接看到的物質(zhì)，但我們知道暗物質(zhì)的存在，因為它對我們可以直接觀察到的天體有影響。

超輕玻色子粒子是一種新型的亞原子粒子，科學(xué)家將其作為令人信服的暗物質(zhì)“候選者”提出。然而，這些超輕粒子很難被探測到，因為它們的質(zhì)量極小，而且很少與其他物質(zhì)相互作用--這正是暗物質(zhì)似乎具有的關(guān)鍵特性之一。

引力波的探測提供了一種利用重力探測這些極輕玻色子粒子的新方法。科學(xué)家們推測，如果在快速旋轉(zhuǎn)的黑洞附近有某些超輕玻色子粒子，極端的重力場會導(dǎo)致這些粒子被困在黑洞周圍，在黑洞周圍形成一個云。這種現(xiàn)象可以在很長的壽命內(nèi)產(chǎn)生引力波。通過搜索這些引力波信號，科學(xué)家們最終可以發(fā)現(xiàn)這些難以捉摸的玻色子粒子，如果它們確實存在的話，并可能破解暗物質(zhì)的密碼或排除某些類型的擬議粒子的存在。

在最近LIGO-Virgo-KAGRA合作的一項國際研究中，來自澳大利亞國立大學(xué)的OzGrav副研究員孫麗麗博士是主要研究人員之一，一個科學(xué)家團(tuán)隊為這些來自快速旋轉(zhuǎn)的黑洞周圍玻色子云的預(yù)測引力波信號進(jìn)行了首次全天空搜索。

“引力波科學(xué)為研究基礎(chǔ)物理學(xué)打開了一個全新的窗口。它不僅提供了關(guān)于宇宙中神秘的緊湊天體的直接信息，如黑洞和中子星，而且還允許我們尋找新的粒子和暗物質(zhì)，” 孫博士說。

雖然沒有檢測到信號，但研究小組能夠得出關(guān)于我們銀河系中可能存在這些云的寶貴結(jié)論。在分析中，他們還考慮到引力波信號的強(qiáng)度取決于玻色子云的年齡：玻色子云在通過發(fā)出引力波而失去能量的過程中會縮小，所以引力波信號的強(qiáng)度會隨著玻色子云的老化而降低。

孫博士說：“我們了解到，一種特定類型的小于1000年的玻色子云不可能存在于我們銀河系的任何地方，而這種年齡高達(dá)1000萬年的玻色子云不可能存在于距離地球約3260光年的范圍內(nèi)。”

“未來的引力波探測器肯定會開啟更多的可能性。我們將能夠深入宇宙，發(fā)現(xiàn)關(guān)于這些粒子的更多見解。”

關(guān)鍵詞： 科學(xué)家 旋轉(zhuǎn)黑洞 神秘云團(tuán) 暗物質(zhì)