引力波是空間和時(shí)間結(jié)構(gòu)中的宇宙漣漪，它來自空間中的災(zāi)難性事件，如黑洞和中子星的碰撞--大質(zhì)量超巨星的核心坍縮。地球上極其敏感的引力波探測(cè)器，如先進(jìn)的LIGO和Virgo探測(cè)器，已經(jīng)成功觀測(cè)到幾十個(gè)引力波信號(hào)，它們也被用來搜索暗物質(zhì)：一種假設(shè)的物質(zhì)形式，被認(rèn)為占宇宙中所有物質(zhì)的大約85%。暗物質(zhì)可能由不吸收、不反射或不發(fā)射光的粒子組成，因此它們不能通過觀察電磁輻射來檢測(cè)。

暗物質(zhì)是不能直接看到的物質(zhì)，但我們知道暗物質(zhì)的存在，因?yàn)樗鼘?duì)我們可以直接觀察到的天體有影響。

超輕玻色子粒子是一種新型的亞原子粒子，科學(xué)家將其作為令人信服的暗物質(zhì)“候選者”提出。然而，這些超輕粒子很難被探測(cè)到，因?yàn)樗鼈兊馁|(zhì)量極小，而且很少與其他物質(zhì)相互作用--這正是暗物質(zhì)似乎具有的關(guān)鍵特性之一。

引力波的探測(cè)提供了一種利用重力探測(cè)這些極輕玻色子粒子的新方法。科學(xué)家們推測(cè)，如果在快速旋轉(zhuǎn)的黑洞附近有某些超輕玻色子粒子，極端的重力場(chǎng)會(huì)導(dǎo)致這些粒子被困在黑洞周圍，在黑洞周圍形成一個(gè)云。這種現(xiàn)象可以在很長的壽命內(nèi)產(chǎn)生引力波。通過搜索這些引力波信號(hào)，科學(xué)家們最終可以發(fā)現(xiàn)這些難以捉摸的玻色子粒子，如果它們確實(shí)存在的話，并可能破解暗物質(zhì)的密碼或排除某些類型的擬議粒子的存在。

在最近LIGO-Virgo-KAGRA合作的一項(xiàng)國際研究中，來自澳大利亞國立大學(xué)的OzGrav副研究員孫麗麗博士是主要研究人員之一，一個(gè)科學(xué)家團(tuán)隊(duì)為這些來自快速旋轉(zhuǎn)的黑洞周圍玻色子云的預(yù)測(cè)引力波信號(hào)進(jìn)行了首次全天空搜索。

“引力波科學(xué)為研究基礎(chǔ)物理學(xué)打開了一個(gè)全新的窗口。它不僅提供了關(guān)于宇宙中神秘的緊湊天體的直接信息，如黑洞和中子星，而且還允許我們尋找新的粒子和暗物質(zhì)，” 孫博士說。

雖然沒有檢測(cè)到信號(hào)，但研究小組能夠得出關(guān)于我們銀河系中可能存在這些云的寶貴結(jié)論。在分析中，他們還考慮到引力波信號(hào)的強(qiáng)度取決于玻色子云的年齡：玻色子云在通過發(fā)出引力波而失去能量的過程中會(huì)縮小，所以引力波信號(hào)的強(qiáng)度會(huì)隨著玻色子云的老化而降低。

孫博士說：“我們了解到，一種特定類型的小于1000年的玻色子云不可能存在于我們銀河系的任何地方，而這種年齡高達(dá)1000萬年的玻色子云不可能存在于距離地球約3260光年的范圍內(nèi)。”

“未來的引力波探測(cè)器肯定會(huì)開啟更多的可能性。我們將能夠深入宇宙，發(fā)現(xiàn)關(guān)于這些粒子的更多見解。”

關(guān)鍵詞： 科學(xué)家 旋轉(zhuǎn)黑洞 神秘云團(tuán) 暗物質(zhì)