Реклама

възможна връзка между тъмната материя и черните дупки тъмната материя най-о
Мисия: Spitzer Space Telescope


Възможна връзка между тъмната материя и черните дупки.

Тъмната материя най-общо е мистериозна субстанция, която представлява повечето от масата на Вселената. Една от най-разпространените теории е, че тя всъщност е изградена от масивни екзотични частици. Интригуваща алтернатива е, че тъмната материя всъщност представлява съвкупност от безброй черни дупки, формирани по време на първата секунда от съществуването на нашата Вселена. Тези черни дупки са известни като първични черни дупки. Сега учените са достигнали до извода, че тази теория се съгласува с нашите познания относно космическия инфрачервен и рентгенов фон и може да обясни едно съвсем скорошно сливане на две черни дупки.
Това художествено изображение показва две сливащи се черни дупки, които са източник на гравитационни вълни. Според нови прозрения в астрономията, не е изключено тъмната материя да е изградена именно от такива обекти. Credit: NASA



Ако теорията се докаже тогава всички галактики, включително и Млечния път, ще се окаже че са вградени в широка сфера от черни дупки, всяка тежаща около 30 пъти масата на Слънцето.

През 2005 г., астрономите с помощта на космическия телескоп "Спицер" са проучили инфрачервения фон в една част от небето. Заключението е наличие на липси в интензитета, като вероятната причина са най-първите източници на светлина възникнали преди повече от 13 милиарда години. Последващи проучвания потвърждават, че този космически инфрачервени фон (CIB) показа подобна неочаквана структура и в други части на небето.

През 2013 г. друго изследване сравнява как космическия рентгенов фон наблюдаван от Чандра се наслагва с инфрачервения фон наблюдаван от Спицер. Първите звезди са излъчвали главно видима и ултравиолетова светлина, която днес е разтегната в инфрачервената област заради разширяването на пространството, което трябва да засегне значително и рентгеновите лъчи като просто намаля интензитетът им.

Изводът е, че блясъкът на нискоенергийните рентгенови лъчи съвпада достатъчно добре с инфрачервения фон, което подсказва, че двата вида светлина са излъчени от едни и същи обекти. Единствените известни източници, които са способни да излъчват достатъчно светлина в целия диапазон на енергия са черните дупки. Сметките показват, че първичните черни дупки трябва да са били в изобилие сред най-ранните звезди, най-малко по една на всеки пет източника, отговорни за формирането на инфрачервения фон.

Природата на тъмната материя остава една от най-важните нерешени въпроси в астрофизиката. Учените в момента разработват теоретични модели, които обясняват тъмната материя като екзотични масивни частици, но досега търсенията не са успели да предоставят доказателства. НАСА в момента проучва този въпрос със своя "алфа-магнитен спектрометър" и гама-лъчевата мисия "Ферми".

Физиците са очертали няколко начина, по които горещата и бързо разширяваща се Вселена може да произвежда първични черни дупки през първите хилядни от секундата след Големия взрив. По-стара Вселената вече не е в състояние да произвежда толкова масивни черни дупки и тъй като прозорецът за създаването им трае само една малка част от първата секунда, учените очакват първичните черни дупки да проявят тесен диапазон на масите.

На 14 септември, гравитационни вълни, произведени от един чифт сливащи се черни дупки отстоящи на 1,3 милиарда светлинни години от нас са били заловени от лазерния интерферометър (LIGO) в Ханфорд. Това съоръжение е създадено за регистриране на гравитационни вълни, които също са хипотетични явления предсказани от теорията на общата относителност и регистрирането на събитието е отбелязано като първото по рода си засичане на гравитационни вълни, както и първото пряко наблюдение на черни дупки. Сигналът носи пряка информация за масите на черните дупки, които са 29 и 36 пъти масата на Слънцето. Тези стойности са неочаквано големи и учудващо сходни.

В зависимост от механизма на работа, първичните черни дупки могат да имат свойства много подобни на това, което е открил "LIGO". Ако приемем, че това е случай, при който са се слели черни дупки образувани в началото на Вселената, тогава учените могат да разгледат последствията, които оказват върху това как космоса в крайна сметка се развива.

За голяма част от Вселената през първите 500 милиона години нормалната материя остава твърде гореща за да формира звезди. Тъмната материя също е била повлияна от високата температура, защото независимо от нейния характер тя преди всичко взаимодейства чрез гравитацията. Заради всеобщото привличане, тъмната материя най-напред се срива в кичури, които предоставят гравитационните семена около които се натрупва нормалната материя. Горещия газ постепенно става достатъчно плътен за по-нататъшен колапс което в крайна сметка ще доведе до създаването на първите звезди. Учените показват, че ако черните дупки играят ролята на тъмната материя, този процес се извършва по-бързо и лесно произвежда инфрачервения фон, регистриран от Спицер.

Докато космическия газ пада около концентрираните първични черни дупки, те естествено ще поглъщат този газ и ще се превърнат в интензивни рентгенови източници. По този начин, първичните черни дупки обясняват неочакваното сходство между инфрачервения и рентгеновия космически фон.

Понякога, някои първични черни дупки преминават достатъчно близо, за да се захванат гравитационно. След това, през еоните те излъчват гравитационни вълни или губят орбитална енергия и спираловидно се приближават, като в крайна сметка се обединяват в по-голяма черна дупка като събитието регистрирано то LIGO.

Ако всичко това е вярно, излиза че населението от черни дупки е много по-многобройно от смятаното до момента. Мисията на Европейската космическа агенция "Евклит" е планирана да стартира през 2020 г. и този проект се очаква да вникне с висока точност в инфрачервения микровълнов фон и да определи каква част от него е произведена от черни дупки.

  • 938
  • 0
  • May 25, 2016

Коментар
Подобни публикации