Физиците все още търсят първични черни дупки, за да решат проблема с тъмната материя

(Кавли IPMU)

От известно време физиците са на лов за първични черни дупки , екзотични обекти, които биха могли да са се образували в ранната Вселена и да са породили цяла гама от космически измами.

Използвайки гигантски телескоп с широчина 8,2 метра (това е 27 фута), физици от Калифорнийския университет в Лос Анджелис и Института за физика и математика на Вселената Кавли в Япония търсят признаци на тези обекти; откриването им може дори да предполага, че нашата Вселена е раждала бебета вселени, когато самата тя е била малко дете.

Това, което се надяват да видят, няма да е толкова скандално, колкото надникването в алтернативни реалности. Но ако новите им модели са правилни и са достатъчно търпеливи, може да намерят първичен Черна дупка (PBH), плаващ между нас и близката галактика.

Откриването на такъв обект има потенциала да запълни няколко пропуски в познанията ни за цял набор от явления, от естеството на тъмна материя до разпределението на тежки елементи в пространството.

По-примамливо е, че това може да бъде и ключ за това дали нашата собствена Вселена е само една от многото в разклоненото родословно дърво на мултивселени, зародили се някога като нейни бебета по време на космическата инфлация - въпреки че все още ще останат много дебати по последната точка.

Първичните черни дупки имат много общо с обикновените черни дупки, образувани от колабиращи звезди. И двете са интензивни концентрации на материя, които притискат околното пространство-време в сингулярност, например.

Самите сингулярности са любопитни обекти, състоящи се от точки, където физиката на изкривяване на пространството обща теория на относителността отговарят на по-подробните показатели на квантовата механика. За съжаление тези две главни теории не са съгласни по някои важни детайли от реалността, така че никой не е точно сигурен какво е сингулярност.

Дори заобикалящото изкривяване на пространството и времето обърква нашите интуиции, оставяйки място за спекулации, че всяка черна дупка е пъп на една напълно отделна вселена .

Не е толкова пресилено, колкото звучи. Има много добри причини да си помисля, че щом преобръщащ се наблюдател пресече хоризонта на събитията – линия без връщане – пространството и времето стават неразличими от разширяваща се вселена като нашата.

Това би означавало, че всеки път, когато звезда колабира, за да образува сингулярност, нашата Вселена става родител. Мазел тов!

Там, където PBH се различават е, че те биха били създадени, когато нашата Вселена е била може би около една секунда, време, когато радиацията е доминирала (и не много друго).

При достатъчно тласък във всяка една област, това концентрирано море от светлина може да се преобърне през ръба в уникалност. И тъй като условията вече бяха екстремни, необходимото количество маса щеше да бъде далеч под необходимото дори за най-малките звездни черни дупки.

Първичните черни дупки са интересни идеи в отчаяна липса на солидни доказателства. За съжаление, по-малките дупки отдавна биха се изпарили в едно облачене Радиация на Хокинг . И всичко достатъчно голямо със сигурност щяхме да сме забелязали досега.

Но има възможности, които изследователите все още не са изключили.

В този нов модел екипът се върна към теория, при която квантовите ефекти в празното пространство могат да създадат нещо като вакуумен балон, осигурявайки семе за колапс.

Тяхната математика показва, че тези условия по време на период на бърза инфлация биха могли разумно да създадат първични черни дупки с различни маси. Интересното е, че някои биха съвпаднали с това, което бихме очаквали от тъмната материя.

Това е стара идеяритна за известно време, до степен, че изглежда все по-малко вероятно като кандидат. Ако популацията от тези малки-дребни черни дупки наистина се държи като тъмна материя, това вероятно ще отчита само част от него .

Само за да добавим към скептицизма, методът, който екипът иска да използва за търсене на тези обекти, също е бил опитван преди.

Миналата година изследователите използваха Hyper Suprime-Cam на телескопа Subaru, за да съберат близо 200 моментни снимки на нашата съседна галактика Андромеда в продължение на седем часа, само за да видят дали PBH с масата на нашата собствена Луна може да плава.

Като изключимедно 'може би', експериментът не откри нищо прекалено вълнуващо.

Но с този нов модел изследователите твърдят, че ако изчакаме още малко – около 88 часа – този път може да имаме късмет. Или поне отхвърлете прогнозата им.

Идентифицирането на първична черна дупка с такъв размер би предоставило на космолозите обект, който може да помогне да се обяснят редица объркващи проблеми. Не само може да допринесе за нашето разбиране за тъмната материя, техните сблъсъци с неутронни звезди може да обясни бързи радиоизбухвания .

Може би вече сме виждали разбиване между тези леки черни дупки в сигнатура награвитационно вълново събитиекоето имаше всички отличителни белези на сливане на неутронна звезда, без светкавица .

Що се отнася до това дали тези древни черни дупки наистина приютяват бебетата на нашата собствена Вселена, ще ни трябва доста революционна физика, за да потвърдим. Но видовете черни дупки, произведени в този сценарий, биха били точно това, което търсим.

Стискайте палци Hyper Suprime-Cam просто може да допринесе с нещо засемеен албум.

Това изследване е публикувано в Писма за физически преглед .

За Нас

Публикуването На Независими, Доказани Факти От Доклади За Здравето, Пространството, Природата, Технологиите И Околната Среда.