Nowy badanie ogranicza wkład czarnych dziur w ciemną materię

Analiza Statystyczna 740 wybuchów supernowych pokazał, że czarne dziury nie może przypadać nie więcej niż 40 procent ilości ciemnej materii, istniejącej we Wszechświecie, co z kolei wbija kolejny gwóźdź do trumny teorii o masywnych astrofizycznych kompaktowych obiektach halo. Według tej teorii, źródłem ciemnej materii mogą być pierwotne czarne dziury. Obserwacja dwóch amerykańskich naukowców z uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley w wątpliwość tę teorię.

W lutym 2016 roku naukowcy laserowo-интерферометрической grawitacyjno-wave observatory (LIGO) poinformowały o nowej erze w astronomii. Naukowcy po raz pierwszy odkryli przewidywane fal grawitacyjnych, utworzone parą luzie czarnych dziur. Jeśli nie brać pod uwagę samą niesamowitą naturę otwarcia, detekcja fal grawitacyjnych ożywiał starą teorię o tym, że ciemna materia jest pochodną ogromne astrofizycznych kompaktowych obiektów halo (), ультраплотных obiektów, które nie emitują światła.

Według współczesnych założeń na ciemną materię może stanowić do 85% objętości całej materii Wszechświata, jednak fizyki do tej pory tę materię nie znaleźliśmy, więc nie wiedzą, co ona sobą reprezentuje. Temat istnienia ciemnej materii zebrała wokół siebie aktywne dyskusje po tym, amerykański astronom Vera Rubin w latach 70-tych, analizując krzywe rotacji galaktyk, ujawniła rozbieżności między przepowiedzianym rondzie, galaktyk i obserwowanym ruchem (gwiazdy na skraju galaktyki powinny się obracać wolniej tych, które znajdują się najbliżej twojego świętego środka, ale obserwacje wykazały, że prędkość obrotowa zewnętrznych i wewnętrznych gwiazdek faktycznie był taki sam). Fakt ten, który otrzymał sławę jako "problem rotacji galaktyki", stał się jednym z głównych dowodów na istnienie ciemnej materii. Jednak pytanie o to, co to jest ciemna materia nadal pozostawał i pozostaje otwarty.

W Ciągu następnych kilku lat zaproponowano wiele kandydatów na rolę ciemnej materii. Dzisiaj najbardziej popularne są takie cząstki jak аксионы lub слабовзаимодействующие cząstki. Jednak proponowane kilka lat wcześniej teorią MACHO obiektów (w szczególności czarne dziury) były postrzegane jako głównego źródła ciemnej materii. Według tej teorii, ciemna materia składa się właściwie z барионных cząstek (cząstki zwykłej materii, które można zobaczyć), poruszających się w przestrzeni międzygwiezdnej, nie jest związane z żadną planetarnym systemem i praktycznie (lub całkowicie) nie emitują żadnej energii. Według teorii, MACHO mogą stanowić нейтронные gwiazdy, brązowe karły, planety-sieroty i pierwotne czarne dziury, które pojawiły się wkrótce po Wielkim wybuchu.

W latach 90-tych teoria o MACHO obiektach wyszła z mody. Naukowcy skupili wyszukiwanie źródła ciemnej materii w cząsteczkach, jednak niedawne odkrycie LIGO nowo podgrzało zainteresowanie czarnym ozonową, jak ewentualny wyjaśnienie niewidocznej ciemnej materii.

Ponieważ MACHO-obiekty, według teorii, nie emitują żadnej energii, dla obserwatora obiekty te są "ciemne", czyli niewidoczne. W związku z tym, naukowcy spodziewali się ich wykryć za pomocą efektu grawitacyjnego микролинзирования. To zjawisko zakrzywienia fal świetlnych obserwowanego obiektu w stosunku do obserwatora z powodu bardzo silnego pola grawitacyjnego bardzo grubych i masywnych obiektów, znajdujących się pomiędzy obserwowanym obiektem a obserwatorem. Efekt ten jest w stanie znacznie zwiększyć jasność bardzo odległych od nas gwiazd i pozwolić zobaczyć te obiekty, których nie można zobaczyć zwykłych tradycyjnych sposobów obserwacji. Rolę soczewek grawitacyjnych mogą wykonywać, na przykład, galaktyki, galaktyki gromady, a także te same czarne dziury.

Fizyka Miguel Цумалакрареги i Урош Селяк z uniwersytetu Kalifornijskiego w Berkeley przeprowadzili skomplikowaną analizę danych 740 wybuchów supernowych – ekstremalnie jasnych wybuchów gwiazd, — aby prześledzić za wkład pierwotnych czarnych dziur w tworzeniu efektu zakrzywienia i wzmocnienia światła supernowych. Wybuchy supernowych są często używane przez astronomów do pomiaru odległości we Wszechświecie, ponieważ obiekty te charakteryzują się niesamowitą jasnością, która bardzo powoli spada, pozwalając spędzić jej obliczenia. Badanie w czasopiśmie Physical Review Letters.

Naukowcy zakładali, że różnica w jasności na kilka dziesiątych procent, co wskazuje na efekt микролинзирования na czarnych dziurach i объясняющееся masą niewidocznej ciemnej materii będzie wykryto przynajmniej u 8 z 740 obserwowanych supernowych. Jednak naukowcy nie znaleźli ani jednego odchylenia, wskazującego na микролинзирование w czarnej dziurze.

Wnioski z badań nie wykluczają czarne dziury jako źródła ciemnej materii, ale znacznie ograniczają ich wkład w jej ilości w środku Wszechświata. Według szacunków, nawet jeśli czarne dziury rzeczywiście przyczyniają się do zjawiska, które wiążą się z ciemną materią, to wynosi on nie więcej niż 40 procent. Według autorów, mają na rękach już i jeszcze nie opublikowane wyniki ponad pełnej analizy, który opanował ponad 1000 supernowych i sprawia, że jeszcze bardziej obniżyć tę liczbę — maksymalnie do 23 procent.

"wracamy do zwykłej dyskusji. Co to jest ciemna materia? Wygląda na to, dobre opcje skończyły się. Jest to zadanie dla przyszłych pokoleń", — mówi profesor Урог Селяк.

Omówić wnioski amerykańskich naukowców można .