Τι γνωρίζετε για τη σκοτεινή ύλη; Σύμφωνα με μια νέα μελέτη, η σκοτεινή ύλη - μια μυστηριώδης ουσία που έχει βαρυτική έλξη αλλά δεν εκπέμπει ακτινοβολία - μπορεί στην πραγματικότητα να αποτελείται από τεράστια σμήνη αρχαίων μαύρες τρύπες, που σχηματίστηκε στην αρχή του σύμπαντος.
Αυτό το συμπέρασμα βασίζεται στην ανάλυση των βαρυτικών κυμάτων που προκαλούνται από δύο μακρινές συγκρούσεις μεταξύ μαύρων οπών και άστρων νετρονίων.
Τα κύματα, με τις ετικέτες GW190425 και GW190814, εντοπίστηκαν το 2019 από το Παρατηρητήριο Βαρυτικών Κυμάτων Συμβολόμετρου Λέιζερ (LIGO) στην Ουάσιγκτον και τη Λουιζιάνα και το συμβολόμετρο Virgo κοντά στην Πίζα της Ιταλίας. Προηγούμενη ανάλυση έδειξε ότι προκλήθηκαν από συγκρούσεις μεταξύ μαύρων οπών 1,7 έως 2,6 φορές τη μάζα του Ήλιου μας και ενός πιθανού πολύ μικρότερου αστέρα νετρονίων ή μιας πολύ μεγαλύτερης μαύρης τρύπας. Αλλά αυτό θα έκανε ένα από τα αντικείμενα αυτό που αποκαλούν οι αστροφυσικοί μια μαύρη τρύπα ηλιακής μάζας, η οποία προφανώς αφορά τη μάζα του Ήλιου. Οι μαύρες τρύπες ηλιακής μάζας είναι αρκετά μυστηριώδεις γιατί δεν αναμένονται από την παραδοσιακή αστροφυσική, στην οποία εκρήξεις αστεριών ή σουπερνόβα μετατρέπουν μεγαλύτερα αστέρια σε μαύρες τρύπες.
Επίσης ενδιαφέρον:
- Το πολωμένο φως αποκαλύπτει τα μυστικά του μαγνητικού πεδίου μιας μαύρης τρύπας
- Οι αστρονόμοι ανακάλυψαν μια υπερμεγέθη μαύρη τρύπα σε κίνηση
Αυτές οι μαύρες τρύπες ηλιακής μάζας μπορεί να είναι «αρχέγονες» μαύρες τρύπες που δημιουργήθηκαν στη Μεγάλη Έκρηξη. Ή θα μπορούσαν να είχαν σχηματιστεί αργότερα, όταν τα αστέρια νετρονίων μετατράπηκαν σε μαύρες τρύπες, είτε μετά την απορρόφηση των αρχέγονων μαύρων οπών είτε αφότου απορροφήθηκαν ορισμένοι υποτιθέμενοι τύποι σκοτεινής ύλης.
Αρχικές μαύρες τρύπες
Οι αρχέγονες μαύρες τρύπες, αν υπάρχουν, πιθανότατα δημιουργήθηκαν σε τεράστιες ποσότητες το πρώτο δευτερόλεπτο της Μεγάλης Έκρηξης πριν από περίπου 13,77 δισεκατομμύρια χρόνια. Θα ήταν όλων των μεγεθών - το μικρότερο θα ήταν μικροσκοπικό και το μεγαλύτερο θα ήταν δεκάδες χιλιάδες φορές τη μάζα του Ήλιου μας.
Οι ερευνητές ήθελαν να δουν αν μπορούσαν να πουν τη διαφορά μεταξύ των αρχέγονων μαύρων οπών και των μαύρων οπών που σχηματίστηκαν από αστέρια νετρονίων, τα υπολείμματα υπερκαινοφανών που τρεμοπαίζουν μετά την έκρηξη των μητρικών αστεριών τους αφού χρησιμοποίησαν όλο το υδρογόνο τους σε αντιδράσεις πυρηνικής σύντηξης.
Οι αστροφυσικοί εκτιμούν ότι αστέρια με μάζα περίπου πέντε φορές τη μάζα του Ήλιου καταρρέουν, αφήνοντας πίσω τους ένα αστέρι νετρονίων από υπερπυκνή ύλη, με περίπου τη μάζα του Ήλιου μας συσσωρευμένη σε μια σφαίρα στο μέγεθος μιας πόλης.
Σύμφωνα με αυτής της θεωρίας, η ισχυρή βαρύτητα ορισμένων άστρων νετρονίων θα προσέλκυε συνεχώς σωματίδια σκοτεινής ύλης. Η νέα μελέτη προτείνει ότι τελικά η βαρύτητά τους θα γίνει τόσο μεγάλη που το αστέρι νετρονίων και η σκοτεινή ύλη θα καταρρεύσουν μαζί σε μια μαύρη τρύπα.
Μια εναλλακτική λύση που προτείνεται από τη μελέτη είναι ότι το αστέρι νετρονίων θα μπορούσε να έλκεται και να συγχωνευθεί με μια μικρή αρχέγονη μαύρη τρύπα, η οποία στη συνέχεια εγκαταστάθηκε στο κέντρο του αστέρα νετρονίων και τροφοδοτούσε τη γύρω ύλη μέχρι να παραμείνει μόνο η μαύρη τρύπα.
Βαρυτικά κύματα
Οι επιστήμονες σκέφτηκαν ότι οι μαύρες τρύπες που μετασχηματίστηκαν από αστέρια νετρονίων θα ακολουθούσαν την ίδια κατανομή μάζας των άστρων νετρονίων από τα οποία προήλθαν, η οποία εξαρτάται από το μέγεθος των μητρικών αστεριών τους. Έχοντας αυτό κατά νου, εξέτασαν δεδομένα από τις 50 περίπου ανιχνεύσεις βαρυτικών κυμάτων που έγιναν μέχρι σήμερα και διαπίστωσαν ότι μόνο δύο – οι GW190425 και GW190814 – συσχετίστηκαν με αντικείμενα της σωστής μάζας ως αρχέγονες μαύρες τρύπες.
Η έρευνα δεν είναι πειστική: είναι ακόμα πιθανό ότι οι δύο συγκρούσεις αφορούσαν αστέρια νετρονίων ανιχνεύσιμων μαζών ή μαύρες τρύπες που μεταστοιχειώνονται από αστέρια νετρονίων αυτών των μεγεθών. Αλλά οι συγγραφείς γράφουν ότι η κατανομή μάζας των άστρων νετρονίων, που πιθανώς υπάρχουν στο σύμπαν, το καθιστά απίθανο.
Διαβάστε επίσης:
- Μια αποστολή στον Ουρανό και τον Ποσειδώνα μπορεί να γίνει ανιχνευτής βαρυτικών κυμάτων
- Οι βαρυτικοί φακοί θα επιτρέψουν τη δημιουργία ενός Γαλαξιακού Διαδικτύου