假设存在的暗物质致密天体“玻色子星”或可在宇宙中产生可观测的引力波信号,为研究人员提供探测暗物质相关现象的另一条路径。2019年记录到的引力波事件GW190521曾被解释为两个质量为太阳数十倍的黑洞发生并合所致,但相关信号也引发了对其他可能来源的讨论。
葡萄牙阿威罗大学物理学家卡洛斯·埃尔德罗(Carlos Herdeiro)正在牵头欧盟研究计划NewFunFiCO,专门评估引力波数据中是否存在与传统黑洞并合预期不完全一致的信号,并探索其与理论上存在但尚未被直接观测到的奇异致密天体之间的关联。
NewFunFiCO团队成员来自西班牙、葡萄牙、意大利、德国、墨西哥、巴西和中国,研究对象包括玻色子星等候选天体。团队使用LIGO-Virgo-KAGRA网络的观测数据开展分析。该网络由分布在美国、意大利和日本的高灵敏度探测器组成,可测量极其微弱的时空扰动。

自2015年首次直接探测到引力波以来,科学界已确认超过150对黑洞并合事件。研究团队认为,在既有与新增观测数据中,仍可能存在来自其他类型致密天体的信号。最新一轮观测活动O4于2023年5月至2025年11月进行,已记录约250个候选事件,其中不少仍在分析阶段。项目联合负责人、瓦伦西亚大学的尼科·桑奇斯-瓜尔表示,团队正在细致核查数据,部分信号可能与对黑洞并合的典型预期存在差异。
在多种候选天体中,玻色子星被视为重点方向之一。该类天体在远距离观测上可能与黑洞相似,但理论上不具备事件视界。研究人员提出,玻色子星可能由超轻暗物质构成,例如被称为轴子的不可见亚原子粒子,其质量可比电子轻数万亿亿倍。团队关注的核心问题之一是:若玻色子星发生并合,其引力波形态是否会与黑洞并合存在可辨识差别,并能在现有数据中被检出。
埃尔德罗指出,GW190521等事件可能存在替代解释空间。他表示,如果并合体为两个玻色子星,其产生的引力波信号在某些方面可能比“两个黑洞并合”的模型更贴合该事件的特定信号特征。

除玻色子星外,团队也在评估其他假设天体的可能性,包括“混合星”等情形:例如中子星可能拥有暗物质核心;以及“引力星”等可在观测上模仿黑洞、但中心结构不同且同样不具备事件视界的天体。研究团队称,其目标是在引力波观测快速发展的阶段,系统寻找那些理论上可能存在、但尚未被观测确认的致密天体,并将其与暗物质等基础物理问题联系起来。
NewFunFiCO项目于2023年启动,计划持续至2026年底。埃尔德罗表示,该项目强调欧洲与非欧洲合作伙伴共同参与,以促进知识与经验交流。
研究人员同时提到,引力波探测所依赖的关键技术——包括激光干涉测量、复杂的振动隔离系统与超精密光学——在追求更高灵敏度的过程中不断发展,并已在精密制造、医学成像和导航系统等领域获得应用。
团队认为,若未来能够确认哪怕一个此类奇异致密天体的存在,将为暗物质相关研究提供重要线索,并推动对宇宙中致密天体谱系的进一步认识。
