Учен твърди, че има връзка между първичните черни дупки и тъмната материя (видео)

Учен от космическия център Годард на НАСА изказва интересната хипотеза, че тъмната материя е направена от черни дупки, образувани по време на първата секунда на съществуването нашата Вселена, известни като първични черни дупки.

Александър Кашлински (Alexander Kashlinsky) предполага, че неговото предположение се съгласува с нашите познания за светимостта на космическия инфрачервен и рентгенов фон и може да се обясни неочаквано високите маси на сливащите се черни дупки, открити миналата година, съобщава Science Daily.

Проучването е публикувано в Astrophysical Journal.

Тъмната материя е мистериозна субстанция, от която се състои повечето от материалната Вселена, но засега тези екзотични частици остават неуловими. Възможно е да ги търсим не там, където са.

През 2005 г. Кашлински ръководи екип от астрономи, които с помощта на космическия телескоп Spitzer проучват инфрачервената светлина в една част от небето от първите светлинни източници във Вселената преди повече от 13 милиарда години. Последващи проучвания потвърждават, че този космически инфрачервен фон (cosmic infrared background - CIB) показва неочаквана структура и в други части на небето.

Тази светлина може да бъде от най-първите звезди или може би от горещия газ, попадащ в първите черни дупки.

През 2013 г. друго изследване на космическия рентгенов фон (cosmic X-ray background - CXB) по данни на рентгеновата обсерватория Chandra на НАСА сравнява с CIB същата област на небето. Първите звезди са отделяли главно оптична и ултравиолетова светлина, която днес се разтяга в инфрачервената област от разширяването на пространството, така че нямат значителен принос за CXB.

И все пак неравномерният блясък на нискоенергийните рентгенови лъчи в CXB съвпада със CIB доста добре. Единственият познат обект, който може да излъчва достатъчно светлина в този широк диапазон са черните дупки. Изследователският екип заключи, че първичните черни дупки трябва да са били в изобилие сред най-ранните звезди, най-малко един всеки пет от източниците, които допринасят за CIB.

^{Снимка на част от небето в съзвездиято Голяма мечка, получено от телескопа Spitzer в инфрачервения диапазон/NASA/JPL-Caltech/A. Kashlinsky (Goddard)}

^{Същата част на небето. На изображението е показана цялата радиация от познатите звезди и галактики. Останалият инфрачервен фон е излъчване от първите обекти на младата Вселена / © NASA / JPL-Caltech / А. Kashlinsky (Goddard)}

Предполага се, че "зародишите" на първичните черни дупки са възникнали от флуктуациите на свръхгореща и плътна материя на ранната Вселена в първата част от секундата след Големия взрив. Теоретичните изчисления показват, че появата на черните дупки е настъпила почти едновременно и размерите им трябва да са били долу-горе еднакви.

През септември 2015-та детекторите LIGO уловиха за първи път в историята гравитационни вълни от двойка сливащи се черни дупки, разположени на 1,3 милиарда светлинни години от Земята. Масите им бяха оценени на 29 и 36 слънчеви маси - подозрително близо една до друга. Това предполага, че дупките са се появили в ранните етапи на Вселената, заедно с други първични черни дупки.

"В зависимост от механизма на работа, първичните черни дупки могат да имат свойства, много подобни на откритите от LIGO", обяснява Кашлински. 

В новата си публикация, публикувана на 24 май в Astrophysical Journal Letters, Кашлински анализира какво може да се случи, ако тъмната материя идва от черни дупки, подобни на тези, открити от LIGO. Черните дупки изкривяват разпределението на масата в ранната Вселена, добавяйки малки флуктуации, които имат последствия стотици милиони години по-късно, когато първите звезди започват да се формират.

За голяма част от Вселената нормалната материя през първите 500 милиона години остава твърде гореща, за да се обедини в звезди. Тъмната материя не е била повлияна от високата температура, защото, независимо от нейния характер, тя взаимодейства изключително чрез гравитация.

Заради взаимното привличане, тъмната материя се слива в клъстери, наречени минихало (minihaloes), които в бъдеще стават гравитационните "семена", послужили като центрове на концентрация на нормалната материя. Горещият газ колапсира към тези клъстери и в резултат на по-нататъшното му сгъстяване се образува първото поколение звезди и галактики.

Кашлински показва, че ако голяма част от халото на тъмната материя в ранната Вселена е колапсирала в черни дупки, този процес е съдействал за по-бърза поява на звездите, което се съгласува с данните от Spitzer и Chandra.

Ако такива първични черни дупки са родени не от големи звезди, но още от самото вещество на ранната Вселена са оцелели до наши дни в достатъчни количества, тяхната гравитация може да обясни всички ефекти, които сме свикнали да отнасяме до невидимата тъмна материя.

Още по темата

06/03/2016

Космос

Физици: Уловиха тъмна материя, а не просто гравитационни вълни

26/07/2015

Физика

Колко е тъмна тъмната материя

27/03/2015

Космос

Учените се съмняват, че съществуват частици тъмна материя

10/03/2015

Физика

Хигс бозонът може би се разпада на частици тъмна материя