Черните дупки не могат да се образуват по стандартния сценарий - в резултат на колапс на голяма звезда - до сто милиона години след Големия взрив, казват двама физици от Харвард.
Затова, ако се регистрират гравитационни вълни от сливането на две черни дупки с по-голямо червено отместване, това ще бъде почти еднозначно доказателство за съществуването на първични черни дупки, образувани по друг начин.
Статията е публикувана в Physical Review Letters.
Според стандартния сценарий черна дупка се образува в резултат на гравитационния колапс на голяма звезда. Според общоприетия сега модел на Вселената първите звезди започват да се появяват едва 150-500 милиона години след Големия взрив през т.нар. ера на рейонизация, тоест до рейонизацията черни дупки не трябва да възникват. От друга страна, в ранната Вселена материята е била много гореща и нееднородна и черни дупки е можело да се появят просто заради колебанията в нейната плътност. Такива черни дупки се наричат първични дупки.
Възникването на първичните черни дупки наподобява кипяща абсолютно чиста вода, в която мехурчета могат да възникнат само заради колебания в плътността на течността - въпреки че обикновено този процес се ускорява от попадналите в течността частици прах.
За съжаление, е много трудно да се наблюдават директно черни дупки, защото светлина не може да напусне околността им. Поради това се търсят главно, оценявайки гравитационното влияние им върху близките тела. За първичните черни дупки този метод очевидно няма да работи, но има и други начини да се забележат черни дупки. Например, система, състояща се от две черни дупки, в крайна сметка колапсира в една по-масивна дупка, излъчвайки гравитационни вълни. За тези вълни може грубо да се установи червеното отместване на първичната система (тоест моментът, в който става сливането) и масата на дупките.
В момента колаборацията LIGO регистрира пет събития, които отговарят на сливането на две черни дупки, а за разработката на детекторите LIGO и наблюдението на гравитационни вълни през тази година Райнер Вайс, Бари Бариш и Кип Торн бяха удостоени с Нобелова награда.
В настоящата статия физиците Савас Кушиапас (Savvas M Koushiappas) и Авраам Льоб (Abraham Loeb) правят оценка колко често трябва да се регистрира сливане на черни дупки, в зависимост от тяхното червено отместване. За целта учените използват стандартния космологичен модел и смятат, че звезди и черни дупки се образувани от веществото, уловено от халото на тъмната материя. В този случай масата на халото трябва да надвишава определен предел, така че студеният молекулен водород започва да се свива и да се превърне в звезди.
Зависимост на честотата на регистриране на гравитационните вълни при сливането на две черни дупки спрямо червеното им отместване. Сините и червените линии съответстват на различни оценки на масата на халото на тъмната материя. S. M. Koushiappas, A. Loeb / Phys. Rev. Lett.
В резултат на това бе установено, че колкото е по-голямо червеното отместване, толкова по-рядко се образуват черни дупки по стандартния сценарий и толкова по-рядко трябва да се регистрира тяхното сливане. А започвайки с отместване z = 40 регистрации въобще не трябва да има. В по-древни времена веществото не би могло да колапсира в дупки просто защото няма какво да се слива. От друга страна, в тези дни могат да се образуват първични черни дупки и ако хванем вълна с по-голямо червено отместване, то ще бъде добър аргумент в полза на тяхното съществуване.
Физиците заключават, че ако се регистрират гравитационни вълни от сливането на две черни дупки с червено отместване z > 40, това показва наличието на първични черни дупки или по това време все пак е имало звезди. Във всеки случай, това откритие ще има огромно влияние върху развитието на космологията.
В момента точността на детекторите не е достатъчна, но се очаква, че такива събития ще могат да се регистрират с детекторите на гравитационни вълни от следващото поколение (Cosmic Explorer).
Досега астрономите успяват да погледнат около 13,4 милиарда години в миналото на Вселената - така галактиката UDFj-39546284 има червено отместване около z = 12.
Още по темата
Физика
Тежките елементи се създават докато първични черни дупки поглъщат неутронни звезди
Космос
Учен твърди, че има връзка между първичните черни дупки и тъмната материя (видео)
Космос
Физици: Уловиха тъмна материя, а не просто гравитационни вълни
Коментари
Моля, регистрирайте се от TУК!
Ако вече имате регистрация, натиснете ТУК!
Няма коментари към тази новина !
Последни коментари