07 октомври 2022
Категории
  •  Космос
  •  Физика
  •  Науки за земята
  •  Биология
  •  Медицина
  •  Математика
  •  Научни дискусии
  •  Разни
FACEBOOK

Едно и също ли са черните дупки и тъмната материя? Астрофизиците променят обясненията на учебниците

| ПОСЛЕДНА ПРОМЯНА 05 януари 2022 в 09:19 81430
Илюстрация на художник показва как може да е изглеждал ULAS J1120+0641, много далечен квазар, захранван от черна дупка с маса два милиарда пъти по-голяма от тази на Слънцето. Този квазар е най-далечният открит досега и се вижда така, както е бил само 770 милиона години след Големия взрив. Този обект е най-яркият обект, открит досега в ранната Вселена. Кредит: Wikimedia Commons

Първичните черни дупки представляват цялата тъмна материя във Вселената. Това предположение на астрофизици от Университета в Маями, Йейлския университет и Европейската космическа агенция може да промени обясненията в учебниците.

Предлагайки алтернативен модел за това как е възникнала Вселената, екип от астрофизици предполага, че всички черни дупки – от малки като глава на карфица до такива, покриващи милиарди километри – са създадени мигновено след Големия взрив и представляват цялата тъмна материя.

Това следствие от изследване на астрофизици от Университета в Маями, Йейлския университет и Европейската космическа агенция, предполага, че черните дупки съществуват от началото на Вселената и че тези първични черни дупки могат да са все още необяснимата тъмна материя. Ако се докаже вярно като се сравни с данните, събрани от изстреляния наскоро космически телескоп "Джеймс Уеб", откритието може да промени научното разбиране за произхода и природата на две космически загадки: тъмната материя и черните дупки.

„Нашето изследване прогнозира как би изглеждала ранната Вселена, ако вместо неизвестни частици, тъмната материя е съставена от черни дупки, образувани по време на Големия взрив – както предложи Стивън Хокинг през 70-те години на миналия век“, обяснява Нико Капелути (Nico Cappelluti), асистент по физика в Университетът в Маями и водещ автор на изследването, планирано за публикуване в The Astrophysical Journal.

„Това би имало няколко важни последици“, продължава Капелути. „Първо, няма да имаме нужда от „нова физика“, за да обясним тъмната материя. Освен това, това би ни помогнало да отговорим на един от най-завладяващите въпроси на съвременната астрофизика: Как е възможно свръхмасивните черни дупки в ранната Вселена да са нараснали толкова бързо? Като се имат предвид механизмите, които наблюдаваме днес в съвременната вселена, те не биха имали достатъчно време да се формират. Това би разрешило и дългогодишната загадка защо масата на галактиката винаги е пропорционална на масата на свръхмасивната черна дупка в нейния център.”

Тъмната материя, която никога не е била пряко наблюдавана, се смята за по-голямата част от материята във Вселената и действа като скеле, върху което се образуват и развиват галактиките. От друга страна са наблюдавани черни дупки, които могат да бъдат открити в центровете на повечето галактики. Точка в пространството, където материята е невероятно уплътнена, създавайки свръхинтензивна гравитация.

Новото изследване в съавторство с Приямвада Натараджан (Priyamvada Natarajan), професор по астрономия и физика в Йейл, и Гюнтер Хазингер (Günther Hasinger), научен директор в Европейската космическа агенция (ESA), предполага, че така наречените първични черни дупки от всякакви размери представляват цялата черна материя във Вселената.

Черните дупки са се образували веднага след Големия взрив?

Как са се образували свръхмасивни черни дупки? Какво е тъмна материя? В алтернативен модел за това как е възникнала Вселената, в сравнение с „учебникарската“ история на Вселената, екип астрономи предполага, че и двете космически загадки могат да бъдат обяснени с така наречените „първични черни дупки“. В графиката фокусът е върху сравнението на времето на появата на първите черни дупки и звезди и не означава, че няма черни дупки, разглеждани в Стандартния модел. Кредит: ESA

„Черните дупки с различни размери все още са загадка“, обяснява Хазингер. „Не разбираме как свръхмасивните черни дупки са могли да нараснат толкова огромни за сравнително краткото време, откакто съществува Вселената".

Техният модел променя теорията, предложена за първи път от Хокинг и неговия колега физик Бернард Кар, който твърди, че в първата част от секундата след Големия взрив, малките флуктуации в плътността на Вселената може да са създали вълнообразен пейзаж с „бучки“, които са имали допълнителна маса. Тези "неравности" биха колапсирали в черни дупки.

Тази теория не спечели признание в научните среди, но Капелути, Натараджан и Хазингер предполагат, че може да бъде валидна с някои леки модификации. Техният модел показва, че първите звезди и галактики са се образували около черните дупки в ранната Вселена. Те също така предполагат, че първичните черни дупки са имали способността да прераснат в свръхмасивни черни дупки, поглъщайки газ и звезди в близост до тях или чрез сливане с други черни дупки.

„Първичните черни дупки, ако съществуват, биха могли да бъдат семената, от които се образуват всички свръхмасивни черни дупки, включително тази в центъра на Млечния път“, обяснява Натараджан. „Това, което лично намирам за супер вълнуващо в тази идея, е как елегантно обединява двата наистина предизвикателни проблема, върху които работя – природата на тъмната материя и образуването и растежа на черни дупки – и ги разрешава с един замах.”

Първичните черни дупки също могат да разрешат друг космологичен ребус: излишъкът от инфрачервено лъчение, синхронизирано с рентгеновото лъчение, открито от далечни, тъмни източници, разпръснати из Вселената. Авторите на изследването твърдят, че нарастващите първични черни дупки ще представят „точно“ същия радиационен подпис.

И най-хубавото е, че съществуването на първични черни дупки може да бъде доказано – или опровергано – в близко бъдеще, благодарение на изстреляния наскоро космически телескоп "Джеймс Уеб", и водената от Европейската космическа агенция мисия, планирана за 2030-те години, наречена LISA - Laser Interferometer Space Antenna ("Лазерна интерферометрична космическа антена").

Разработен от НАСА, ЕКА и Канадската космическа агенция, за да наследи космическия телескоп "Хъбъл", космическият телескоп "Джеймс Уеб" може да погледне назад повече от 13 милиарда години. Ако тъмната материя се състои от първични черни дупки, повече звезди и галактики биха се образували около тях в ранната Вселена, което е точно това, което космическата машина на времето ще може да види.

„Ако първите звезди и галактики вече са се образували в така наречените „тъмни векове“, "Уеб" би трябвало да може да види доказателства за тях“, отбелязва Хазингер.

Междувременно LISA ще може да улавя сигнали на гравитационни вълни от ранни сливания на първични черни дупки.

Справка: “Exploring the high-redshift PBH-ΛCDM Universe: early black hole seeding, the first stars and cosmic radiation backgrounds” by N. Cappelluti, G. Hasinger and P. Natarajan, Accepted, The Astrophysical Journal.
arXiv:2109.08701

Източник: Are Black Holes and Dark Matter the Same? Astrophysicists Upend Textbook Explanations
University Of Miami


Няма коментари към тази новина !

 
Още от : Новини
Всички текстове и изображения публикувани в OffNews.bg са собственост на "Офф Медия" АД и са под закрила на "Закона за авторското право и сродните им права". Използването и публикуването на част или цялото съдържание на сайта без разрешение на "Офф Медия" АД е забранено.