Noile cercetări sugerează că în curând vom putea testa una dintre cele mai controversate teorii ale lui Stephen Hawking.
În anii 1970, Hawking a sugerat asta materie întunecată, materia invizibilă care alcătuiește cea mai mare parte a materiei din univers, poate fi făcută din găuri negre Format în primele momente ale marea explozie.
Acum, trei astronomi au dezvoltat o teorie care explică nu numai existența materiei întunecate, ci și apariția celor mai mari găuri negre din univers.
„Ceea ce personal mie mi se pare foarte interesant la această idee este modul în care unește în mod elegant cele două probleme provocatoare la care lucrez – investigarea naturii materiei întunecate și formarea și creșterea găurilor negre – și rezolvarea lor dintr-o singură lovitură”, studiul co. -autorul Priamvada Natarajan, astrofizician la Universitatea Yale, El a spus într-o declarație. Mai mult decât atât, mai multe instrumente noi – inclusiv telescopul spațial James Webb tocmai lansat – ar putea produce datele necesare pentru a evalua în sfârșit faimoasa idee a lui Hawking.
Legate de: Cele mai cuprinzătoare idei ale lui Stephen Hawking despre găurile negre
Găuri negre de la început
Materia întunecată reprezintă mai mult de 80% din toată materia din univers, dar nu interacționează direct cu lumina în niciun fel. Pur și simplu plutește fiind imens, ceea ce mă afectează gravitatie în interiorul galaxiilor.
Este tentant să credem că găurile negre ar putea fi responsabile pentru aceste lucruri evazive. La urma urmei, găurile negre sunt celebru întunecate, așa că umplerea galaxiei cu găuri negre ar putea explica teoretic toate observațiile despre materie întunecată.
Din păcate, în universul modern, găurile negre se formează numai după ce stelele masive mor și apoi se prăbușesc sub greutatea propriei gravitații. Deci, realizarea găurilor negre ar necesita multe stele – ceea ce ar necesita o serie de materie normală. Oamenii de știință cunosc cantitatea de materie naturală din univers din calculele universului timpuriu, unde a fost primul. hidrogen Și heliu format. Pur și simplu nu există suficientă materie naturală pentru a face toată materia întunecată pe care astronomii au observat-o.
giganți adormiți
Aici intervine Hawking. În 1971, el a sugerat că găurile negre s-au format într-un mediu haotic în primele momente ale Big Bang-ului. Acolo, buzunarele de materie ar putea atinge spontan densitățile necesare pentru a forma găuri negre, inundând universul cu ele înainte ca primele stele să sclipească. Hawking a sugerat că aceste găuri negre „primitive” ar putea fi responsabile pentru materia întunecată. În timp ce ideea era intrigantă, majoritatea astrofizicienilor s-au concentrat în schimb pe găsirea unei noi particule subatomice care să explice materia întunecată.
În plus, modelele de formare a găurilor negre primordiale au întâmpinat probleme de observație. Dacă s-au format prea multe în universul timpuriu, au schimbat imaginea radiațiilor reziduale din universul timpuriu, cunoscut sub numele de fundal cosmic cu microunde (CMB). Aceasta înseamnă că teoria funcționează numai atunci când numărul și dimensiunea găurilor negre antice sunt oarecum limitate sau sunt în conflict cu măsurătorile radiației CMB. .
Ideea a fost reînviată în 2015, când Observatorul cu unde gravitaționale cu interferometru cu laser a găsit prima pereche de găuri negre care se ciocnesc. Găurile negre erau mult mai mari decât se aștepta și o modalitate de a explica masa lor mare a fost să spunem că s-au format în universul timpuriu, nu în inimile stelelor pe moarte.
solutie simpla
În cele mai recente cercetări, Natarajan și Niko Capilotti de la Universitatea din Miami și Gunther Hasinger de la Agenția Spațială Europeană se scufundă adânc în teoria găurilor negre primordiale, explorând modul în care acestea explică materia întunecată și, eventual, rezolvă alte provocări cosmice.
Pentru a trece testele de observare curente, găurile negre primordiale trebuie să fie într-un anumit interval de masă. În noua lucrare, cercetătorii au emis ipoteza că găurile negre primordiale au o masă de aproximativ 1,4 ori mai mare decât masa Soarelui. Ei au construit un model al universului care a înlocuit toată materia întunecată cu aceste găuri negre destul de ușoare și apoi au căutat dovezi observaționale care ar putea valida (sau exclude) modelul.
Echipa a descoperit că găurile negre primordiale ar putea juca un rol major în univers prin însămânțarea primelor stele, a primelor galaxii și a găurilor negre supermasive (SMBH). Observațiile indică faptul că stelele, galaxiile și SMBH apar prea repede în istoria cosmică, poate prea repede pentru a fi explicate prin procesele de formare și creștere pe care le observăm în universul actual.
Găurile negre primordiale, dacă există, ar putea fi semințele din care toate găurile negre supermasive, inclusiv cele din centrul calea Lacteespuse Natarajan.
Teoria este simplă și nu necesită o grădină de particule noi pentru a explica materia întunecată.
„Studiul nostru arată că, fără a introduce noi particule sau o nouă fizică, putem rezolva misterele cosmologiei moderne de la natura materiei întunecate în sine până la originea găurilor negre supermasive”, a spus Capilotti în declarație.
Până acum această idee este doar un prototip, dar poate fi testată relativ curând. Telescopul spațial James Webb, lansat în ziua de Crăciun după ani de întârzieri, a fost conceput special pentru a răspunde întrebărilor despre originile stelelor și galaxiilor. Iar următoarea generație de detectoare de unde gravitaționale, în special Antena spațială cu interferometru laser (LISA), este gata să detecteze mai multe despre găurile negre, inclusiv despre cele primordiale, dacă acestea există.
Împreună, cele două observatoare ar trebui să ofere astronomilor suficiente informații pentru a pune laolaltă povestea primelor stele și, eventual, originile materiei întunecate.
„A fost irezistibil să explorez această idee în profunzime, știind că are potențialul de a o valida destul de curând”, a spus Natarajan.
Publicat inițial pe Live Science.
„Organizator. Scriitor general. Prieten al animalelor de pretutindeni. Specialist în cultură pop. Expert în internet amator. Explorator.”