Mitä tiedät pimeästä aineesta? Uuden tutkimuksen mukaan pimeä aine - mystinen aine, jolla on vetovoima, mutta joka ei lähetä säteilyä - voi itse asiassa koostua valtavista antiikin ryhmistä. mustat aukot, muodostui aivan maailmankaikkeuden alussa.
Tämä johtopäätös perustuu kahden mustien aukkojen ja neutronitähtien välisen kaukaisen törmäyksen aiheuttamien gravitaatioaaltojen analyysiin.
GW190425 ja GW190814 merkityt aallot havaitsivat vuonna 2019 Washingtonissa ja Louisianassa sijaitsevassa Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatoryssa (LIGO) ja Pisan lähellä Italiassa sijaitsevalla Virgo-interferometrillä. Aiemmat analyysit ovat osoittaneet, että ne johtuivat 1,7–2,6 kertaa aurinkomme massaisten mustien aukkojen ja mahdollisen paljon pienemmän neutronitähden tai paljon suuremman mustan aukon törmäyksistä. Mutta se tekisi yhdestä objektista, jota astrofyysikot kutsuvat aurinkomassan musta aukko, joka on ilmeisesti noin Auringon massa. Aurinkomassaiset mustat aukot ovat melko mystisiä, koska niitä ei odoteta perinteiseltä astrofysiikalta, jossa tähtien räjähdykset tai supernovat muuttavat suuremmat tähdet mustiksi aukoksi.
Mielenkiintoista myös:
- Polarisoitu valo paljastaa mustan aukon magneettikentän salaisuudet
- Tähtitieteilijät ovat löytäneet liikkeessä olevan supermassiivisen mustan aukon
Nämä aurinkomassan mustat aukot voivat olla "alkuräjähdyksessä syntyneitä" mustia aukkoja. Tai ne olisivat voineet muodostua myöhemmin, kun neutronitähdet muutettiin mustiksi aukoksi, joko sen jälkeen, kun alkuperäiset mustat aukot olivat absorboituneet tai sen jälkeen, kun tietyntyyppiset oletetut pimeän aineen tyypit olivat absorboituneet.
Alkuperäiset mustat aukot
Alkuperäisiä mustia aukkoja, jos niitä on olemassa, syntyi luultavasti valtavia määriä alkuräjähdyksen ensimmäisessä sekunnissa noin 13,77 miljardia vuotta sitten. Ne olisivat kaikenkokoisia - pienin olisi mikroskooppinen ja suurin olisi kymmeniä tuhansia kertoja aurinkomme massa.
Tutkijat halusivat nähdä, pystyisivätkö he erottamaan alkukantaisten mustien aukkojen ja neutronitähdistä muodostuneiden mustien aukkojen, supernovaen välkkyvän jäännöksen, joka jäi jäljelle sen jälkeen, kun niiden emätähti räjähti käytettyään kaiken vetynsä ydinfuusioreaktioissa.
Astrofyysikot arvioivat, että tähdet, joiden massa on noin viisi kertaa Auringon massa, romahtavat jättäen jälkeensä supertiheästä aineesta koostuvan neutronitähden, jonka suurin osa aurinkomme massa on pakattu kaupungin kokoiseen palloon.
Mukaan tästä teoriasta, joidenkin neutronitähtien voimakas painovoima houkutteli jatkuvasti pimeän aineen hiukkasia. Uusi tutkimus viittaa siihen, että lopulta niiden painovoima tulee niin suureksi, että neutronitähti ja pimeä aine romahtavat yhdessä mustaksi aukoksi.
Tutkimuksen ehdottama vaihtoehto on, että neutronitähti olisi voinut vetää puoleensa ja sulautua pieneen alkukantaiseen mustaan aukkoon, joka asettui sitten neutronitähden keskelle ja syötti ympäröivää ainetta, kunnes vain musta aukko jäi jäljelle.
Gravitaatioaallot
Tiedemiehet päättelivät, että neutronitähdistä muuntuneet mustat aukot noudattaisivat samaa massajakaumaa kuin niiden neutronitähtien, joista ne ovat peräisin, mikä riippuu niiden emotähtien koosta. Tätä silmällä pitäen he tutkivat tietoja noin 50 tähän mennessä tehdystä gravitaatioaaltohavainnosta ja havaitsivat, että vain kaksi – GW190425 ja GW190814 – yhdistettiin esineisiin, joiden massa oli oikea ollakseen alkukantaisia mustia aukkoja.
Tutkimus ei ole vakuuttava: on edelleen mahdollista, että kahdessa törmäyksessä oli havaittavissa olevan massan neutronitähtiä tai mustia aukkoja, jotka muuntuivat tämän kokoisista neutronitähdistä. Mutta kirjoittajat kirjoittavat, että universumissa oletettavasti esiintyvien neutronitähtien massajakauma tekee tämän epätodennäköiseksi.
Lue myös:
- Uranuksen ja Neptunuksen tehtävästä voi tulla gravitaatioaaltojen ilmaisin
- Gravitaatiolinssit mahdollistavat galaktisen Internetin luomisen