一組科學家提出玻色子雲(boson clouds)很可能是暗物質的主要成份。如果這種物質的確存在,通過分析引力波就可以發現它們。

一個研究組聯合了世界上最先進的幾個引力波探測器:美國的LIGO、意大利Virgo和日本的神岡引力波探測器(KAGRA),開始尋找玻色子雲。

科學家認為宇宙中人眼可見、或者說現在儀器能探測到的物質只佔宇宙總物質量的15%,高達85%的物質都是未知的物質構成的。因為不知道暗物質的具體成份,科學家把它們統稱為暗物質。

科學家提出過關於暗物質成份的各種猜測,但是至今沒有一種物質得到證實。這份研究提出了一種新的候選物質:玻色子雲。研究人員認為這種物質由非常輕的亞原子粒子組成。因為它們太輕,而且不和任何物質互動,當然也沒有儀器能夠直接探測它們。

但是科學家提出,高速旋轉的黑洞周圍很可能有玻色子雲,而且這個過程會放射出大量引力波,而這是現在的儀器有能力探測到的訊號。

項目主要成員之一澳大利亞國立大學(ANU)引力天體物理學中心的孫莉莉(Lilli Sun,音譯)說:「通過尋找玻色子雲發出的引力波訊號,我們有可能追蹤到這些用其它儀器都探測不到的玻色子粒子,並可能解開暗物質之謎。」

「我們認為黑洞強大的引力場會鎖定大量玻色子粒子,從而在黑洞的周圍形成這種玻色子雲,它們隨著黑洞一起高速旋轉。這個過程將持續幾百萬年的時間,不斷地產生引力波並擴散到宇宙空間。」

這份研究的另一個重要成果是,研究人員就空間距離和玻色子雲存在的可能性做了計算。

孫莉莉說,引力波的強度隨著玻色子雲的年齡增大而減弱。「發出引力波後,因為損失了能量,玻色子雲會縮小。」

「我們認為某些特定的玻色子雲年齡不到一千年,但在銀河系範圍內不大可能存在。而大約一千萬年歷史的玻色子雲,也不大可能存在於距離地球3,260光年之內的範圍。」

這份研究11月30日發表於預印網arXiv,還未經過同行審議。◇

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