Физики поискали бозонные облака с помощью гравитационных обсерваторий
Физики, работающие в коллаборациях LIGO, Virgo и KAGRA попытались обнаружить бозонные облака, окружающие черные дыры, проанализировав данные, набранные гравитационной обсерваторией LIGO во время третьего сезона ее работы. Ученые не увидели сигнала этих объектов, но смогли установить ограничения на массу легких бозонов, из которых могут состоять облака. Поиск легких бозонов очень важен, потому что из них может состоять темная материя. Исследователи рассчитывают, что модернизация гравитационных обсерваторий и улучшение программного обеспечения, использующегося для анализа сигнала, помогут обнаружить легкие бозоны или установить более строгие ограничения на их массы. Препринт статьи выложен на сайт arXiv.org.
Гипотеза о существовании во Вселенной невидимой темной материи, в которой сосредоточено около 85 процентов массы всего вещества, хорошо объясняет многие астрономические наблюдения. К ним относятся распределение скоростей звезд в галактиках и галактик в скоплениях, спектр неоднородностей температуры космического микроволнового фона и скорость образования галактик при эволюции Вселенной.
Существуют различные предположения относительно природы частиц, из которых темная материя состоит, но в течение долгого времени самым популярным кандидатом оставались вимпы (WIMP, Weakly Interacting Massive Particle) с массой от нескольких до нескольких сот гигаэлектронвольт, которые не участвуют в электромагнитных и сильных взаимодействиях с частицами Стандартной модели. Проблема с этой гипотезой, однако, заключается в том, что физики до сих не смогли обнаружить вимпы ни в одном лабораторном эксперименте.
Это вынудило ученых рассматривать альтернативы вимпам на роль частиц темной материи. Некоторые из них гораздо тяжелее: к таким относятся конгломераты частиц Стандартной модели, называемые макросами, с массами до нескольких десятков килограмм, и первичные черные дыры, массы которых могут достигать сотен миллионов масс Солнца. А некоторые наоборот существенно легче — масса легких бозонов, типа дилатона и аксиона в некоторых моделях меньше, чем 10