暗物质的新线索：矢量玻色星合并的引力波探测

矢量玻色星是一种由超轻的矢量玻色子组成的自引力系统，它们可以看作是一种无视界的奇异致密天体。矢量玻色子是一种假想的粒子，它的自旋为1，质量非常小。这样的粒子在标准模型中是不存在的，但是在一些超对称理论或者弦论中是可以出现的。如果这样的粒子真的存在，那么它们就是一种很好的暗物质候选者，因为它们可以形成冷暗物质。

矢量玻色星的形成机制和性质还不是很清楚，但是有一些数值模拟的结果可以给我们一些启示。矢量玻色星的质量和半径都和玻色子的质量有关，玻色子的质量越小，矢量玻色星的质量和半径就越大。矢量玻色星的质量可以达到几个太阳质量，半径可以达到几百公里，密度可以达到核物质的水平。矢量玻色星的稳定性取决于它们的自旋，如果自旋太大，它们就会失去稳定而分裂成两个或多个较小的矢量玻色星。

如果矢量玻色星真的存在，那么它们就有可能形成双星系统，并且在失去轨道能量和角动量的过程中逐渐靠近，最终合并成一个更大的矢量玻色星。这个过程会伴随着强烈的引力波辐射，这些引力波可以被地球上的探测器所捕获。通过分析引力波的波形，我们就可以推断出源天体的性质，比如它们是黑洞、中子星还是其他什么东西。

矢量玻色星的合并信号和黑洞的合并信号有一些相似之处，但也有一些区别。相似之处在于，它们都会有一个较短的波形，因为它们都没有潮汐效应，也就是说它们的形状不会被引力场拉长或扭曲。区别在于，矢量玻色星的合并信号会有一些特征频率，这些频率和玻色子的质量有关，而黑洞的合并信号则只和黑洞的质量和自旋有关。因此，如果我们能够测量出这些特征频率，我们就可以确定玻色子的质量，从而验证矢量玻色星的存在。

LIGO和Virgo是两个大型的引力波探测器，它们分别位于美国和意大利，它们可以通过激光干涉的原理来测量引力波对空间长度的微小变化9。自从2015年首次探测到引力波以来，LIGO和Virgo已经观测到了几十个引力波事件，大部分都是由黑洞或中子星的合并所产生的。然而，也有一些事件的性质不是很明确，比如它们的质量比较大，或者它们的信噪比比较低，或者它们的波形比较短。这些事件有可能是由一些非常规的天体所产生的。

最近，一些物理学家对这些不确定的事件进行了一系列的数据分析，他们使用了759个矢量玻色星的合并数值模拟的波形，来和LIGO和Virgo的数据进行匹配，看看哪些事件更可能是由矢量玻色星的合并所产生的。他们用这种方法分析了四个LIGO和Virgo观测到的疑似中等质量黑洞合并的事件，分别是GW190521、GW190426_190642、GW200220_061928和S200114f。他们发现，其中两个事件，GW190521和S200114f，跟矢量玻色星合并的模型更加吻合，而另外两个事件，GW190426和GW200220，跟黑洞合并的模型更加吻合。

他们还估计了这些事件对应的玻色子质量，发现它们都在10^-13 eV左右，这跟一些理论预测是一致的。他们还对这些事件的天体种类做了一个初步的统计分析，发现矢量玻色星合并的比例大约在27%到39%之间，这意味着它们并不是很罕见。

当然，这些结果还不能算是暗物质的直接证据，因为还有很多不确定性和假设需要考虑。而且，这些事件都是头对头的合并，没有明显的旋转和螺旋的过程，这使得信号的特征不太明显，也不容易跟其他的观测手段相结合。所以，我们还需要更多的数据和更精确的分析，才能够确认或否定这些事件是否真的是矢量玻色星合并。不过，这些结果已经给我们提供了一个很有希望的方向，让我们看到了用引力波探测暗物质的可能性。

来自：万象经验