Od Jonathana O'Callaghana – Ovaj članak je izvorno objavljen u Horizont časopis EU za istraživanje i inovacije.
Godine 2019. u dubinama svemira uočen je neobičan događaj. Događaj nazvan GW190521 poslao je gravitacijske valove – nevidljive valove u svemiru – koje je Zemlja uhvatila. Čini se da su ovi valovi označili trenutak kada su se dvije masivne crne rupe, desetke puta veće od mase našeg Sunca, sudarile i spojile. Ili je barem to bila početna teorija.
Ali što ako postoji drugo objašnjenje? Fizičar Carlos Herdeiro sa Sveučilišta u Aveiru u Portugalu vodi istraživačku inicijativu koju financira EU pod nazivom NewFunFiCO, a koja istražuje alternative.
Tim NewFunFiCO okuplja fizičare i astrofizičare iz Španjolske, Portugala, Italije, Njemačke, Meksika, Brazila i Kine. Njihov je cilj istražiti mogu li neki signali gravitacijskih valova dolaziti od egzotičnih objekata u svemiru za koje se teoretizira da postoje, ali još nisu izravno opaženi.
„Granične misterije svemira su fascinantne“, rekao je Herdeiro. „A gravitacijski valovi nam daju novi način da ih istražimo.“
Slušanje valova u prostor-vremenu
Tim koristi stvarne podatke iz mreže LIGO-Virgo-KAGRA – globalnog sustava ultraosjetljivih detektora u SAD-u, Italiji i Japanu koji mogu mjeriti nevjerojatno sitna izobličenja u prostor-vremenu. U Einsteinovoj teoriji, prostor i vrijeme tvore povezano tkivo koje podupire našu percepciju o tome gdje i kada se sve događa.
„Ovi egzotični objekti povezani su s nekim od dubokih misterija u fizici poput tamne materije.“
Carlos Herdeiro, NewFunFiCO
Otkad su gravitacijski valovi prvi put otkriveni 2015. godine, znanstvenici su identificirali više od 150 parova crnih rupa koje se spajaju. No njihova teorija je da bi se u podacima mogli skrivati i drugi, egzotičniji objekti.
Najnovija kampanja promatranja, poznata kao O4, trajalo je od svibnja 2023. do studenog 2025. i otkrilo je oko 250 kandidatskih događaja, od kojih su mnogi još uvijek u analizi.
„Još uvijek pažljivo proučavamo podatke“, rekao je Nico Sanchis-Gual sa Sveučilišta u Valenciji, suvoditelj projekta. „Moguće je da postoje signali koji ne odgovaraju sasvim onome što očekujemo od crnih rupa.“
Teorija bozonske zvijezde
Među najzanimljivijim kandidatima koji se istražuju su bozonske zvijezde – hipotetski ultrakompaktni objekti koji bi izdaleka mogli izgledati poput crnih rupa. Međutim, nemaju horizont događaja, granicu crne rupe iz koje ništa, čak ni svjetlost, ne može pobjeći. Izvana bi izgledali pomalo mutno, ali iznutra bi bili puni čestica tamne materije.
Bozonske zvijezde mogle bi biti sastavljene od ultralake tamne materije, moguće od nevidljivih subatomskih čestica zvanih aksioni koje bi bile trilijune i trilijune puta lakše od elektrona.
Proučavanje mogućnosti postojanja objekta veličine planeta, s masom sličnom Suncu, ali vrlo drugačijom iznutra, fasciniralo je istraživače. „To je nevjerojatno“, rekao je Sanchis-Gual.
Ako postoje, onda je moguće da se povremeno sudaraju i spajaju, kao što znamo da rade crne rupe veličine zvijezde, proizvodeći detektabilne gravitacijske valove. Tu nastupa tim NewFunFiCO-a, pokušavajući pronaći signal koji bismo očekivali od takvog događaja u LIGO-ovim podacima.
GW190521 bi mogao biti primjer takvog događaja. „Kad bi se dva od njih sudarila, proizveli bi signal gravitacijskog vala koji odgovara tom određenom signalu nešto bolje od dviju crnih rupa“, rekao je Herdeiro.
Tragovi o tamnoj materiji
Istraživači ne traže samo bozonske zvijezde. Postoje i miješane zvijezde. Na primjer, neutronska zvijezda - gusti objekt koji ostaje nakon eksplozije zvijezde - ima jezgru tamne tvari, a tu su i gravazvijezde, egzotični objekti koji oponašaju crne rupe, ali nemaju istu strukturu u svom središtu i nemaju horizont događaja.
„Cilj je iskoristiti zlatno doba promatranja gravitacijskih valova u kojem živimo i tražiti objekte koji nikada prije nisu viđeni, ali koji bi teoretski mogli postojati“, rekao je Herdeiro.
„Ovi egzotični objekti povezani su s nekim od dubokih misterija u fizici, poput tamne materije.“
Ako su točni, otkrića znanstvenika mogla bi transformirati naše razumijevanje tamne materije i svemira u cjelini. Čak i ako nisu, otvaraju uzbudljive nove puteve fizike koji prije nisu bili široko istraženi i mogli bi biti način za otkrivanje čudnih novih fenomena u svemiru.
U lovu
NewFunFiCO traje do kraja 2026., a započeo je 2023. financiranjem iz programa EU-a Marie Skłodowska-Curie.
„Jedan od ključnih aspekata ovdje je da uključujemo europske partnere s partnerima izvan Europe“, rekao je Herdeiro. To znači razmjenu znanja, ali i kulture. „Zato je financiranje EU-a toliko važno. Ono svijetu daje drugačiju dimenziju.“
„Moguće je da postoje signali koji ne odgovaraju sasvim onome što očekujemo od crnih rupa.“
Nico Sanchis-Gual, NewFunFiCO
Koristi od takvih ambicioznih programa prelijevaju se i na širu javnost, dodao je Herdeiro. „Crne rupe, kozmologija, početak svemira, oni zaokupljaju maštu ljudi“, rekao je.
Druge koristi su ekonomske. „Velike eksperimentalne infrastrukture imaju spin-offove kojih ljudi nisu svjesni“, rekao je, navodeći primjer kako LIGO zahtijeva izuzetno precizne detektore, što je dovelo do razvoja šire elektronike.
Potraga za mjerenjem sitnih distorzija u prostor-vremenu podigla je lasersku interferometriju (mjerenje minijaturnih promjena udaljenosti laserskom svjetlošću), sofisticirane sustave za izolaciju vibracija i ultrapreciznu optiku na neviđene razine osjetljivosti.
Slične tehnologije sada se koriste u područjima kao što su precizna proizvodnja, medicinsko snimanje i navigacijski sustavi.
Međutim, najveća je spoznaja da bi u svemiru mogli postojati čudni objekti koji su na pragu otkrića, skrivene nakupine tamne materije maskirane kao zvijezde.
„Trenutno je glavna vizija da postoji neka čestica tamne materije“, rekao je Sanchis-Gual. „Dakle, ovo je mogućnost.“
Ako se potvrdi čak i jedan takav objekt, to bi fizičarima dalo jedan od prvih pravih tragova o tome što je tamna materija – i promijenilo bi način na koji vidimo svemir.
Istraživanje u ovom članku financirao je program Marie Skłodowska-Curie Akcije (MSCA). Stavovi ispitanika ne odražavaju nužno stavove Europske komisije. Ako vam se svidio ovaj članak, podijelite ga na društvenim mrežama.
