Avtor: Jonathan O'Callaghan – Ta članek je bil prvotno objavljen v Horizon revija EU za raziskave in inovacije.
Leta 2019 so v globinah vesolja opazili nenavaden dogodek. Dogodek z imenom GW190521 je poslal gravitacijske valove – nevidne valove v vesolju – ki jih je zaznala Zemlja. Ti valovi so očitno označevali trenutek, ko sta se dve ogromni črni luknji, ki imata več desetkrat večjo maso kot naše Sonce, trčili in združili. Vsaj takšna je bila prvotna teorija.
Kaj pa, če obstaja še ena razlaga? Fizik Carlos Herdeiro z Univerze v Aveiru na Portugalskem vodi raziskovalno pobudo NewFunFiCO, ki jo financira EU in raziskuje alternative.
Ekipa NewFunFiCO združuje fizike in astrofizike iz Španije, Portugalske, Italije, Nemčije, Mehike, Brazilije in Kitajske. Njihov cilj je raziskati, ali bi nekateri signali gravitacijskih valov lahko prihajali iz eksotičnih objektov v vesolju, za katere se teoretično domneva, da obstajajo, vendar jih še niso neposredno opazovali.
»Mejni misteriji vesolja so fascinantni,« je dejal Herdeiro. »Gravitacijski valovi pa nam ponujajo nov način za njihovo raziskovanje.«
Poslušanje valov v prostor-času
Ekipa uporablja resnične podatke iz omrežja LIGO-Virgo-KAGRA – globalnega sistema ultraobčutljivih detektorjev v ZDA, Italiji in na Japonskem, ki lahko merijo neverjetno drobna popačenja v prostor-času. V Einsteinovi teoriji prostor in čas tvorita povezano tkivo, ki je temelj našega dojemanja, kje in kdaj se vse zgodi.
"Ti eksotični predmeti so povezani z nekaterimi globokimi skrivnostmi fizike, kot je temna snov."
Carlos Herdeiro, NewFunFiCO
Odkar so leta 2015 prvič zaznali gravitacijske valove, so znanstveniki identificirali več kot 150 parov črnih lukenj, ki se združujejo. Vendar pa njihova teorija pravi, da se v podatkih morda skrivajo še drugi, bolj eksotični objekti.
Najnovejša opazovalna kampanja, znana kot O4, je potekal od maja 2023 do novembra 2025 in zaznal približno 250 kandidatnih dogodkov, od katerih jih je veliko še vedno v analizi.
»Podatke še vedno skrbno preučujemo,« je dejal Nico Sanchis-Gual z Univerze v Valencii, sovodja projekta. »Morda obstajajo signali, ki ne ustrezajo povsem našim pričakovanjem od črnih lukenj.«
Teorija bozonskih zvezd
Med najbolj zanimivimi kandidati, ki jih preiskujejo, so bozonske zvezde – hipotetični ultrakompaktni objekti, ki bi od daleč lahko izgledali kot črne luknje. Vendar nimajo horizonta dogodkov, meje črne luknje, iz katere ne more uiti nič, niti svetloba. Od zunaj bi bili videti nekoliko megleni, v notranjosti pa bi bili polni delcev temne snovi.
Bozonske zvezde bi lahko bile sestavljene iz ultralahke temne snovi, morda iz nevidnih subatomskih delcev, imenovanih aksioni, ki bi bili trilijone in trilijonekrat lažji od elektrona.
Preučevanje možnosti obstoja objekta velikosti planeta, z maso, podobno Soncu, a zelo drugačno notranjostjo, je raziskovalce fasciniralo. »To je osupljivo,« je dejal Sanchis-Gual.
Če obstajajo, je možno, da se občasno trčijo in združujejo, kot vemo, da to počnejo črne luknje velikosti zvezd, kar ustvarja zaznavne gravitacijske valove. Tukaj pride na vrsto ekipa NewFunFiCO, ki v podatkih LIGO poskuša najti signal, ki bi ga pričakovali od takega dogodka.
GW190521 bi lahko bil primer takega dogodka. »Če bi dva trčila, bi ustvarila signal gravitacijskega vala, ki bi se temu signalu nekoliko bolje ujemal kot dve črni luknji,« je dejal Herdeiro.
Namigi o temni snovi
Raziskovalci ne iščejo le bozonskih zvezd. Obstajajo tudi mešane zvezde. Na primer, kjer ima nevtronska zvezda – gost objekt, ki ostane po eksploziji zvezde – jedro temne snovi, pa tudi gravazvezdniki, eksotični objekti, ki posnemajo črne luknje, vendar nimajo enake strukture v svojem središču in nimajo horizonta dogodkov.
»Cilj je izkoristiti zlato dobo opazovanj gravitacijskih valov, v kateri živimo, in poiskati predmete, ki jih še nikoli nismo videli, a bi teoretično lahko obstajali,« je dejal Herdeiro.
"Ti eksotični predmeti so povezani z nekaterimi globokimi skrivnostmi fizike, kot je temna snov."
Če so ugotovitve znanstvenikov pravilne, bi lahko spremenile naše razumevanje temne snovi in vesolja kot celote. Tudi če niso, odpirajo vznemirljive nove poti fizike, ki doslej niso bile široko raziskane, in bi lahko bile način za odkrivanje nenavadnih novih pojavov v vesolju.
Na lovu
Program NewFunFiCO traja do konca leta 2026, začel pa se je leta 2023 s sredstvi, ki jih zagotavlja program EU Marie Skłodowska-Curie.
»Eden ključnih vidikov je, da evropske partnerje vključujemo z neevropskimi,« je dejal Herdeiro. To pomeni izmenjavo znanja, pa tudi kulture. »Zato je financiranje EU tako pomembno. Svetu daje drugačno dimenzijo.«
"Morda obstajajo signali, ki ne ustrezajo povsem temu, kar pričakujemo od črnih lukenj."
Nico Sanchis-Gual, NewFunFiCO
Koristi takšnih ambicioznih programov se širijo tudi na širšo javnost, je dodal Herdeiro. »Črne luknje, kozmologija, začetek vesolja, vse to buri domišljijo ljudi,« je dejal.
Druge koristi so ekonomske. »Velike eksperimentalne infrastrukture imajo stranske učinke, ki se jih ljudje ne zavedajo,« je dejal in navedel primer, kako LIGO zahteva izjemno natančne detektorje, kar je privedlo do razvoja širše elektronike.
Prizadevanje za merjenje drobnih popačenj v prostor-času je lasersko interferometrijo (merjenje drobnih sprememb razdalje z lasersko svetlobo), sofisticirane sisteme za izolacijo vibracij in ultra natančno optiko dvignilo na raven občutljivosti brez primere.
Podobne tehnologije se zdaj uporabljajo na področjih, kot so precizna proizvodnja, medicinsko slikanje in navigacijski sistemi.
Največji sklep pa je, da so v vesolju morda na robu odkritja nenavadni predmeti, skrite gruče temne snovi, ki se preoblečejo v zvezde.
»Trenutno glavna vizija je, da obstaja nekaj delcev temne snovi,« je dejal Sanchis-Gual. »Torej je to možnost.«
Če bi bil potrjen že en tak objekt, bi to fizikom dalo enega prvih resničnih namigov o tem, kaj je temna snov – in spremenilo naš pogled na vesolje.
Raziskavo v tem članku je financiral program Marie Skłodowska-Curie (MSCA). Mnenja anketirancev ne odražajo nujno mnenj Evropske komisije. Če vam je bil članek všeč, ga delite na družbenih omrežjih.
