Учёные изучают возможность существования звёзд из тёмной материи, известных как бозонные звёзды, которые могут оставлять характерные рябь во вселенной. Это исследование открывает новый путь для изучения невидимых сил, формирующих нашу вселенную.
Разгадка тайны GW190521
В 2019 году необычное событие под названием GW190521 привлекло внимание астрофизиков. Этот феномен послал гравитационные волны — незаметные колебания в ткани пространства-времени — распространявшиеся по вселенной и зафиксированные современными обсерваториями на Земле. Первоначальный анализ предполагал, что событие означало столкновение и слияние двух массивных чёрных дыр, каждая из которых значительно превосходила по массе наше Солнце.
Переосмысление устоявшихся теорий
Однако Карлос Эрдейро, физик из Университета Авейро в Португалии, возглавляет исследовательскую инициативу NewFunFiCO, поддержанную Евросоюзом. Этот проект направлен на изучение альтернативных объяснений таких сигналов гравитационных волн. «Пограничные тайны вселенной вызывают восхищение», — сказал Эрдейро. «И гравитационные волны дают нам новый способ их изучать.»
Совместные усилия без границ
Команда NewFunFiCO состоит из физиков и астрофизиков из разных стран, включая Испанию, Португалию, Италию, Германию, Мексику, Бразилию и Китай. Их общая цель — определить, могут ли некоторые сигналы гравитационных волн исходить от экзотических объектов, теоретически предполагаемых, но ещё не наблюдаемых напрямую.
Использование передовых технологий обнаружения
Исследователи используют реальные данные из сети LIGO-Virgo-KAGRA — международного объединения сверхчувствительных детекторов, расположенных в США, Италии и Японии. Эти детекторы способны измерять малейшие искажения пространства-времени, предсказанные теорией относительности Эйнштейна.
С момента первого обнаружения гравитационных волн в 2015 году учёные выявили более 150 пар сливающихся чёрных дыр. Тем не менее, команда NewFunFiCO предполагает, что в этих данных могут скрываться другие экзотические объекты, ошибочно идентифицированные как чёрные дыры.
Выводы из последних наблюдательных кампаний
Последняя наблюдательная кампания, обозначенная как O4, активна с мая 2023 года и продлится до ноября 2025 года. Предварительный анализ выявил около 250 кандидатов на события, многие из которых ещё находятся под тщательной проверкой. Нико Санчис-Гуаль из Университета Валенсии, со-руководитель проекта, отметил: «Мы всё ещё внимательно изучаем данные. Возможно, есть сигналы, которые не совсем соответствуют нашим ожиданиям от чёрных дыр.»
Увлекательная концепция бозонных звёзд
Среди интригующих кандидатов — бозонные звёзды — гипотетические ультракомпактные объекты, которые с расстояния могут казаться похожими на чёрные дыры. Однако в отличие от чёрных дыр, бозонные звёзды не имеют горизонта событий — точки невозврата, за которой ничего не может вырваться. С внешней точки зрения они могут выглядеть несколько расплывчатыми, но, согласно теории, наполнены частицами тёмной материи.
Бозонные звёзды потенциально могут состоять из ультралёгкой тёмной материи, возможно, состоящей из неуловимых субатомных частиц, называемых аксионами, которые, как предполагается, в триллионы раз легче электронов. Идея обнаружить объект размером с планету, но с массой, сопоставимой с массой Солнца, захватывает исследователей. Санчис-Гуаль отметил: «Это поражает воображение.»
Изучение новых сигналов гравитационных волн
Если бозонные звёзды действительно существуют, они могут сталкиваться и сливаться подобно чёрным дырам с размером звёзд, создавая обнаруживаемые гравитационные волны. Команда NewFunFiCO стремится обнаружить такие сигналы в данных LIGO. Эрдейро предположил: «Если бы две из них столкнулись, они создали бы сигнал гравитационной волны, который немного лучше бы соответствовал этому сигналу, чем две чёрные дыры.»
Исследование других экзотических объектов
Исследователи не ограничиваются только бозонными звёздами. Они также изучают смешанные звёзды, которые могут быть нейтронными звёздами с ядром из тёмной материи, и гравастары — экзотические сущности, имитирующие чёрные дыры, но не обладающие той же внутренней структурой или горизонтом событий. «Цель состоит в том, чтобы воспользоваться золотой эрой наблюдений гравитационных волн, в которой мы живём, и искать объекты, которые никогда ранее не были обнаружены, но теоретически могут существовать», — объяснил Эрдейро.
Широкие последствия исследований тёмной материи
Результаты этого исследования могут значительно расширить наше понимание тёмной материи и вселенной. Даже если существование бозонных звёзд не подтвердится, это исследование открывает новые пути в физике, которые раньше мало изучались. Этот поиск может обнаружить необычные явления во вселенной.
Инициатива NewFunFiCO продолжится до конца 2026 года, начатая в 2023 году при финансировании программы Marie Skłodowska-Curie Европейского Союза. Эрдейро подчеркнул важность международного сотрудничества, отметив: «Один из ключевых аспектов — это вовлечение европейских партнёров вместе с партнёрами из-за пределов Европы. Поэтому финансирование ЕС было настолько важным.»
Общественное взаимодействие и экономические выгоды
Последствия таких амбициозных проектов выходят за рамки академической сферы, захватывая общественное воображение в отношении чёрных дыр, космологии и происхождения Вселенной. Хердейро отметил: «Крупные экспериментальные инфраструктуры имеют побочные эффекты, о которых люди не подозревают». Например, технологии, разработанные для точных детекторов LIGO, продвинули различные области, включая прецизионное производство и медицинскую визуализацию.
В конечном счёте исследование звёзд из тёмной материи может привести к трансформационному изменению нашего понимания Вселенной. Как предположил Санчис-Гуаль: «Основная нынешняя идея заключается в том, что существует частица тёмной материи. Так что это возможно». Подтверждение хотя бы одного такого объекта может дать физикам важные сведения о природе тёмной материи, фундаментально изменив наше восприятие космоса.
