מדענים חוקרים את האפשרות של כוכבי חומר אפל, הידועים ככוכבי בוזון, אשר עשויים להשאיר גלים מובחנים ביקום. מחקר זה מציע דרך חדשה לחקור את הכוחות הבלתי נראים המעצב את היקום שלנו.
גילוי התעלומה של GW190521
בשנת 2019, אירוע יוצא דופן בשם GW190521 תפס את תשומת לבם של אסטרופיזיקאים. תופעה זו שידרה גלי כבידה — גלילים בלתי נראים במבנה הזמן-חלל — שפיזרו ביקום וזוהו על ידי מתצפיות מתקדמות על פני כדור הארץ. ניתוחים ראשוניים הציעו שהאירוע סימן את ההתנגשות והמיזוג של שני חורים שחורים עצומים, כל אחד גדול בהרבה ממסת השמש שלנו.
שאלת האמונות המקובלות
אולם, קרלוס הרדיירו, פיזיקאי מאוניברסיטת אוויארו בפורטוגל, מוביל מיזם מחקר בשם NewFunFiCO, הנתמך על ידי האיחוד האירופי. פרויקט זה שואף לבדוק הסברים חלופיים לאותות כאלה של גלי כבידה. "התעלומות הגבוליות של היקום מרתקות," אמר הרדיירו. "וגלי הכבידה מעניקים לנו דרך חדשה לחקור אותן."
מאמץ שיתופי מעבר לגבולות
צוות NewFunFiCO כולל פיזיקאים ואסטרופיזיקאים ממדינות שונות, בהן ספרד, פורטוגל, איטליה, גרמניה, מקסיקו, ברזיל וסין. המטרה המשותפת שלהם היא לבדוק האם אותות מסוימים של גלי כבידה עשויים לנבוע מגופים אקזוטיים שתאורטית קיימים אך טרם נצפו ישירות.
שימוש בטכנולוגיית גילוי מתקדמת
החוקרים משתמשים בנתונים אמיתיים מהרשת הבינלאומית LIGO-Virgo-KAGRA, מערך גלאים רגיש במיוחד הממוקמים בארצות הברית, איטליה ויפן. גלאים אלו מסוגלים למדוד עיוותים זעירים במרחב-זמן, כפי שחזתה תורת היחסות של איינשטיין.
מאז הגילוי הראשון של גלי כבידה ב-2015, המדענים זיהו מעל 150 זוגות חורים שחורים הממזגים. עם זאת, צוות NewFunFiCO טוען כי גופים אקזוטיים אחרים עשויים להסתתר בתוך הנתונים הללו, אשר אולי זוהו בטעות כחורים שחורים.
תובנות מקמפייני תצפית אחרונים
קמפיין התצפית האחרון, O4, פעיל מאז מאי 2023 ויימשך עד נובמבר 2025. ניתוחים ראשוניים גילו כ-250 אירועים פוטנציאליים, רבים מהם עדיין תחת בדיקה. ניקו סאנצ'יס-גואל מאוניברסיטת ולנסיה, שמשמש כמוביל שותף בפרויקט, ציין, "אנחנו עדיין בוחנים בקפידה את הנתונים. ייתכן שיש אותות שאינם תואמים במדויק את מה שאנחנו מצפים מחורים שחורים."
המושג המרתק של כוכבי בוזון
בין המועמדים המסקרנים נמצאים כוכבי בוזון — גופים היפותטיים קומפקטיים ביותר שיכולים להיראות דומים לחורים שחורים מרחוק. אולם, בניגוד לחורים שחורים, לכוכבי בוזון אין אופק אירועים, נקודת האל-חזור שממנה שום דבר לא יכול להימלט. מבחינה חיצונית הם עשויים להיראות מטושטשים במקצת אך מניחים כי הם מלאים בחלקיקי חומר אפל.
כוכבי בוזון עשויים להיות מורכבים מחומר אפל קל מאוד, ייתכן שמורכב מחלקיקים תת-אטומיים חמקמקים הנקראים אקסיונים, שאמורים להיות קלים פי טריליונים מהאלקטרונים. הרעיון של גילוי גוף בגודל ככוכב פלנטה, אך עם מסה השווה לזו של השמש, מרתק את החוקרים. סאנצ'יס-גואל אמר, "זה מדהים."
חיפוש אחר אותות גלי כבידה חדשים
אם כוכבי בוזון קיימים, הם עשויים להתנגש ולהתמזג בדומה לחורים שחורים בגודל כוכבי, וליצור גלי כבידה שניתן לזהות. צוות NewFunFiCO שואף לזהות את האותות הצפויים מאירועים כאלה בתוך נתוני LIGO. הרדיירו ספק, "אם שניים מהם יפגשו, הם יפיקו אות גלי כבידה שיתאים לאות זה במעט יותר מאשר שני חורים שחורים."
חקירת גופים אקזוטיים נוספים
החוקרים אינם מתמקדים רק בכוכבי בוזון. הם גם בוחנים כוכבים מעורבים, שיכולים להיות כוכבי נייטרון עם ליבות של חומר אפל, וגרבאסטרים, גופים אקזוטיים המדמים חורים שחורים ללא מבנה פנימי דומה או אופק אירועים. "המטרה היא לנצל את עידן הזהב של תצפיות גלי הכבידה שבו אנו חיים, ולחפש גופים שמעולם לא נראו אך תאורטית יכולים להתקיים," הסביר הרדיירו.
השלכות רחבות יותר של מחקר החומר האפל
ממצאי המחקר עשויים לשפר משמעותית את ההבנה שלנו על חומר אפל והיקום. אפילו אם קיומם של כוכבי בוזון לא יאושר, המחקר פותח דרכים חדשות בפיזיקה שלא נחקרו לעומק עד כה. מסע זה עשוי לחשוף תופעות בלתי רגילות ביקום.
יוזמת NewFunFiCO צפויה להימשך עד סוף 2026, והחלה ב-2023 במימון מתכנית הפעולות של מארי סקלודובסקה-קירי של האיחוד האירופי. הרדיירו הדגיש את חשיבות שיתוף הפעולה הבינלאומי, ואמר, "אחד ההיבטים המרכזיים כאן הוא שאנו משלבים שותפים אירופיים עם שותפים מחוץ לאירופה. לכן מימון האיחוד האירופי היה כל כך חשוב."
מעורבות ציבורית ויתרונות כלכליים
ההשלכות של פרויקטים שאפתניים כאלה חורגות מעבר לתחום האקדמי, ותופסות את דמיונם של הציבור לגבי חורים שחורים, קוסמולוגיה ומקורות היקום. הרדיירו הצביע על כך, "לתשתיות ניסיוניות גדולות יש השלכות נלוות שאנשים אינם מודעים להן." לדוגמה, הטכנולוגיה שפיתחו עבור גלאי הדיוק של LIGO קידמה תחומים שונים, כולל תעשיית ייצור מדויק ודימות רפואי.
בסופו של דבר, חקר כוכבי החומר האפל עשוי להוביל לשינוי מהפכני בהבנתנו את היקום. כפי שסאנצ'יס-גואל הציע, "החזון המרכזי כרגע הוא שיש חלקיק חומר אפל כלשהו. אז זו אפשרות." אישור של אובייקט כזה אחד לפחות יכול לספק לפיזיקאים תובנות חיוניות לגבי טבעו של החומר האפל, וישנה באופן יסודי את תפיסתנו את הקוסמוס.
