過去短短幾年，重力波的證實與偵測大幅改變了天文物理學，為我們提供更多宇宙緻密物體深度訊息，比如黑洞和中子星。現在天文學家想知道，重力波是否能幫忙找出暗物質？理論認為黑洞周遭可能聚集隱形的玻色子暗物質雲、它們會產生另一種類型重力波，未來若儀器可在不同頻率範圍搜索到訊號，或能更加肯定新粒子之存在。
我們能接觸的、看見的所有常規物質，事實上只占宇宙構成 4% 左右，其餘都與無形暗物質和暗能量有關，然而暗物質似乎只透過引力與常規物質相互作用，它們的真身究竟是什麼、可能具有什麼特性、在哪裡可以找到它們以及我們如何檢測它們，都是當今天文學界努力研究的主題。
某些超輕玻色子就是暗物質粒子候選者之一。玻色子（Boson）為基本粒子，光子、希格斯玻色子都屬於此類；而一些模型表明，宇宙可能存在質量極微小的超輕玻色子，比如質量僅 10−6～10−2eV 的軸子（axion），雖然很少與其他物質相互作用，但過去研究曾指出，理論上大量超輕玻色子會堆積在質量夠大的黑洞周圍盤旋，並逐漸拖慢黑洞自旋速度而得以「現形」。
現在澳洲國立大學團隊新研究表示，他們相信黑洞強大的引力場確實捕獲了大量玻色子形成暗物質雲，繞著黑洞盤旋了數百萬且不斷向太空釋放新類型重力波，訊號頻率具體取決於玻色子的質量，少部分受黑洞質量與自旋影響。
重力波探測頻率範圍廣
雖然研究團隊檢查了 LIGO 重力波探測台第 3 次觀測期間收集的數據，未能發現新類型重力波，但並不代表假想粒子不存在，也許只是頻率沒對上而已。更樂觀地想，科學家還未精確算出超輕玻色子質量，但已在逐漸縮小粒子質量範圍，而 LIGO 在特定頻率未能探測到超輕玻色子產生的重力波，也能一步一步限制玻色子雲的參數設定，比如雲的年齡和距離。
重力波訊號強度取決於玻色子雲存在了多久──由於玻色子雲會因釋出重力波而失去能量並縮小，因此較老的玻色子雲訊號更微弱，研究團隊計算出銀河系內基本上不存在年齡小於 1,000 年的玻色子雲；如果玻色子雲年齡長達 1,000 萬年，則超過地球 3,260 光年便檢測不到。
目前 LIGO 可檢測頻率高達 10,000Hz 的重力波事件，其他技術也已開始推動檢測 1,000,000Hz 的更高頻率範圍，待正在升級的 LIGO、Virgo （Advanced LIGO、Advanced Virgo）與 KAGRA 探測器重新上線開工，預期探測到有趣重力波事來源的機會也將增加。
當然，我們也可能走上完全錯誤的方向、也許根本不存在超輕玻色子、也許宇宙的真面目我們至今都未能想像出來。
新論文預印本可至《ArXiv》閱覽。
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（首圖來源：pixabay）
