Fizikai vis dar medžioja pirmaprades juodąsias skyles, kad išspręstų tamsiosios medžiagos problemą

(Kavli IPMU)

Jau kurį laiką fizikai medžioja pirmapradžius Juodosios skylės , egzotiški objektai, kurie galėjo susiformuoti ankstyvojoje Visatoje ir sukelti daugybę kosminių gudrybių.

Naudodami milžinišką 8,2 metro pločio (tai yra 27 pėdų) teleskopą, fizikai iš Kalifornijos universiteto Los Andžele ir Kavli Visatos fizikos ir matematikos instituto Japonijoje ieško šių objektų ženklų; Jų atradimas netgi gali reikšti, kad mūsų Visata veisė kūdikių visatas, kai pati buvo mažutė.

Tai, ką jie tikisi pamatyti, nebus taip skandalinga, kaip žvilgtelėti į alternatyvias realijas. Bet jei jų nauji modeliai yra teisingi ir jie pakankamai kantrūs, jie gali rasti pirmykštį Juodoji skylė (PBH), plūduriuojantis tarp mūsų ir netoliese esančios galaktikos.

Tokio objekto atradimas gali užpildyti keletą spragų mūsų žiniose apie įvairius reiškinius, pradedant nuo Juodoji medžiaga sunkiųjų elementų pasiskirstymui erdvėje.

Įspūdingiau, kad tai taip pat gali būti užuomina, ar mūsų Visata yra tik viena iš daugelio besišakojančiame multivisatų šeimos medyje, kuris kažkada atsirado kosminės infliacijos metu – nors dėl pastarojo klausimo vis dar būtų daug diskusijų.

Pirminės juodosios skylės turi daug bendro su pabėgusiomis juodosiomis skylėmis, kurias formuoja griūvančios žvaigždės. Jos abi yra intensyvios medžiagos koncentracijos, kurios, pavyzdžiui, supančią erdvėlaikį suspaudžia į singuliarumą.

Singuliarumai patys yra smalsūs objektai, susidedantys iš taškų, kuriuose erdvės deformacijos fizika bendrasis reliatyvumas atitinka smulkesnes kvantinės mechanikos metrikas. Deja, šios dvi pagrindinės teorijos nesutaria dėl tam tikrų esminių tikrovės detalių, todėl niekas nėra tiksliai tikras, kas yra singuliarumas.

Netgi aplinkiniai erdvės ir laiko deformacijos sujaukia mūsų intuicijas, paliekant vietos spėlioti, kad kiekviena juodoji skylė yra visiškai atskiros visatos bamba .

Tai nėra taip toli, kaip atrodo. Yra daug gerų priežasčių mąstyti, kai svyruojantis stebėtojas peržengia įvykių horizontą – negrįžtamą liniją – erdvė ir laikas tampa neatskiriami nuo besiplečiančios visatos, kaip mūsų.

Tai reikštų, kad kiekvieną kartą, kai žvaigždė žlunga ir sudaro singuliarumą, mūsų Visata tampa motina. Mazel tov!

PBH skiriasi tuo, kad jie atsirado dar tada, kai mūsų Visata buvo gal maždaug sekundės senumo, kai dominavo radiacija (ir ne daugiau).

Turint pakankamai dėmesio bet kurioje srityje, ta koncentruota šviesos jūra gali virsti išskirtinumu. Ir kadangi sąlygos jau buvo ekstremalios, masės kiekis būtų daug mažesnis nei reikia net mažiausioms žvaigždžių juodosioms skylėms.

Pirminės juodosios skylės yra įdomios idėjos, kurioms labai trūksta tvirtų įrodymų. Deja, mažesnės skylės jau seniai būtų išgaravusios Hawkingo spinduliuotė . Ir viskas, kas yra pakankamai didelė, jau tikrai būtume pastebėję.

Tačiau yra galimybių, kurių mokslininkai dar turi atmesti.

Šiame naujame modelyje komanda grįžo prie teorijos, pagal kurią kvantiniai efektai tuščioje erdvėje gali sukurti vakuuminį burbulą, suteikiantį pradžią žlugimui.

Jų matematika rodo, kad šios sąlygos sparčios infliacijos laikotarpiu gali pagrįstai sukurti pirmines juodąsias skyles, kurių masės diapazonas. Įdomu tai, kad kai kurie atitiktų tai, ko tikimės iš tamsiosios medžiagos.

Tai sena idėjakurį laiką spyrė aplinkui, tiek, kiek atrodo, kad jis vis mažiau tikėtinas kaip kandidatas. Jei šių smulkių juodųjų skylių populiacija elgsis kaip tamsioji materija, tai tikriausiai lems tik jo dalis .

Kad būtų dar daugiau skepticizmo, metodas, kurį komanda nori naudoti ieškant šių objektų, taip pat buvo bandytas anksčiau.

Praėjusiais metais mokslininkai naudojo „Subaru“ teleskopo „Hyper Suprime-Cam“, kad per septynias valandas surinktų beveik 200 mūsų kaimyninės galaktikos Andromedos momentinių kadrų, kad pamatytų, ar mūsų Mėnulio masės PBH gali prasiskverbti pro šalį.

Neskaitant tovienas 'gal', eksperimentas nerado nieko pernelyg įdomaus.

Tačiau su šiuo nauju modeliu tyrėjai teigia, kad jei lauksime šiek tiek ilgiau – maždaug 88 valandas – šį kartą mums tiesiog gali pasisekti. Arba bent jau paneigti jų prognozes.

Nustačius tokio dydžio pirmykštę juodąją skylę, kosmologai gautų objektą, kuris padėtų paaiškinti daugybę stulbinančių problemų. Tai ne tik gali prisidėti prie mūsų supratimo apie tamsiąją medžiagą, bet ir jų susidūrimus su neutroninėmis žvaigždėmis gali paaiškinti greiti radijo pliūpsniai .

Galbūt jau matėme, kaip tarp šių lengvų juodųjų skylių atsitrenkia į agravitacinių bangų įvykiskuris turėjo visus neutronų žvaigždžių susiliejimo požymius, be blykstės .

Kalbant apie tai, ar šiose senovinėse juodosiose skylėse iš tikrųjų yra mūsų pačių Visatos kūdikiai, mums reikės gana revoliucingos fizikos, kuri patvirtintų. Tačiau juodųjų skylių rūšys, sukurtos pagal šį scenarijų, būtų būtent tai, ko mes ieškome.

Sukryžiuoti pirštais „Hyper Suprime-Cam“ gali šiek tiek prisidėti priešeimos albumas.

Šis tyrimas buvo paskelbtas m Fizinės apžvalgos laiškai .

Apie Mus

Nepriklausomų, Patikrintų Sveikatos, Erdvės, Gamtos, Technologijos Ir Aplinkos Ataskaitų Paskelbimas.