Темная материя остается в значительной степени загадочной, но астрофизики продолжают пытаться раскрыть эту тайну. Прошлогоднее открытие гравитационных обсерваторий (LIGO) гравитационных волн лазерным интерферометром могло открыть новое окно в тайну темной материи. Введите то, что известно как «изначальные черные дыры».
Теоретики предсказали существование частиц, называемых слабо взаимодействующими массивными частицами (WIMPS). Эти WIMP могут быть тем, из чего состоит темная материя. Но проблема в том, что нет никаких экспериментальных доказательств, подтверждающих это. Тайна темной материи до сих пор остается открытым делом.
Когда в прошлом году LIGO обнаружил гравитационные волны, он возобновил интерес к другой теории, пытающейся объяснить темную материю. Эта теория говорит, что темная материя может быть в форме первичных черных дыр (PBH), а не вышеупомянутых WIMPS.
Изначальные черные дыры отличаются от черных дыр, о которых вы, вероятно, думаете. Они называются звездными черными дырами, и они образуются, когда достаточно большая звезда падает на себя в конце своей жизни. Размер этих звездных черных дыр ограничен размером и эволюцией звезд, из которых они образуются.
В отличие от звездных чёрных дыр, изначальные чёрные дыры возникли из-за флуктуаций высокой плотности вещества в первые моменты существования Вселенной. Они могут быть намного больше или меньше, чем звездные черные дыры. PBH могут быть как астероиды, так и 30 солнечных масс, даже больше. Они также могут быть более многочисленными, потому что им не требуется большая массовая звезда для формирования.
Когда две из этих PBH, больше чем около 30 солнечных масс, сливаются воедино, они создают гравитационные волны, обнаруженные LIGO. Теория говорит, что эти изначальные черные дыры были бы найдены в гало галактик.
Если в галактических гало достаточно этих PBH промежуточного размера, они будут влиять на свет от далеких квазаров, когда он проходит через гало. Этот эффект называется «микролинзирование». Микролинзирование сконцентрирует свет и сделает квазары ярче.
Эффект этого микролинзирования будет тем сильнее, чем больше масса PBH или чем больше PBH в гало галактики. Конечно, мы не видим самих черных дыр, но видим повышенную яркость квазаров.
Работая с этим предположением, группа астрономов из Института астрофизики Канарских островов изучила влияние микролинзирования на квазары, чтобы оценить количество первичных черных дыр промежуточной массы в галактиках.
«Черные дыры, слияние которых было обнаружено LIGO, вероятно, были образованы коллапсом звезд и не были первичными черными дырами». -Evencio Mediavilla
В исследовании рассматривались 24 квазара с гравитационной линзой, и результаты показывают, что именно нормальные звезды, такие как наше Солнце, вызывают эффект микролинзирования на удаленных квазарах. Это исключает существование большой популяции PBH в галактическом гало. «Это исследование подразумевает, - говорит Evencio Mediavilla, - что совсем не вероятно, что черные дыры с массами от 10 до 100 масс Солнца составляют значительную долю темной материи». По этой причине черные дыры, слияние которых было обнаружено LIGO, вероятно, образовались в результате коллапса звезд и не были первичными черными дырами ».
В зависимости от вашей точки зрения, это либо отвечает на некоторые наши вопросы о темной материи, либо только углубляет тайну.
Возможно, нам придется долго ждать, прежде чем мы точно узнаем, что такое темная материя. Но новые телескопы, создаваемые по всему миру, такие как Европейский экстремально большой телескоп, гигантский телескоп Магеллана и Большой синоптический обзорный телескоп, обещают углубить наше понимание того, как ведет себя темная материя и как она формирует Вселенную.
Это только вопрос времени, когда тайна темной материи будет раскрыта.
