Hva vet du om mørk materie? I følge en ny studie kan mørk materie - et mystisk stoff som har gravitasjonskraft, men som ikke sender ut stråling - faktisk bestå av enorme klynger av eldgamle svarte hull, dannet helt i begynnelsen av universet.
Denne konklusjonen er basert på analysen av gravitasjonsbølger forårsaket av to fjerne kollisjoner mellom sorte hull og nøytronstjerner.
Bølgene, merket GW190425 og GW190814, ble oppdaget i 2019 av Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) i Washington og Louisiana og Virgo Interferometer nær Pisa, Italia. Tidligere analyser har vist at de ble forårsaket av kollisjoner mellom sorte hull 1,7 til 2,6 ganger massen til solen vår og en mulig mye mindre nøytronstjerne eller et mye større sort hull. Men det ville gjort et av objektene det astrofysikere kaller et solmasse sort hull, som tilsynelatende handler om solens masse. Sorte hull i solmasse er ganske mystiske fordi de ikke forventes fra tradisjonell astrofysikk, der stjerneeksplosjoner eller supernovaer gjør større stjerner til sorte hull.
Også interessant:
- Polarisert lys avslører hemmelighetene til et sort hulls magnetfelt
- Astronomer har oppdaget et supermassivt sort hull i bevegelse
Disse sorte hullene i solmassen kan være "urgamle" sorte hull skapt i Big Bang. Eller de kunne ha dannet seg senere, da nøytronstjerner ble omdannet til sorte hull, enten etter at de opprinnelige sorte hullene ble absorbert, eller etter at visse antatte typer mørk materie ble absorbert.
Første sorte hull
De primordiale sorte hullene, hvis de eksisterer, ble sannsynligvis skapt i enorme mengder i det første sekundet av Big Bang for rundt 13,77 milliarder år siden. De ville være av alle størrelser - den minste ville være mikroskopisk, og den største ville være titusenvis av ganger massen til solen vår.
Forskerne ønsket å se om de kunne se forskjellen mellom primordiale sorte hull og sorte hull som ble dannet fra nøytronstjerner, de flimrende restene av supernovaer som ble etterlatt etter at foreldrestjernene deres eksploderte etter å ha brukt opp alt hydrogenet deres i kjernefusjonsreaksjoner.
Astrofysikere anslår at stjerner med en masse på omtrent fem ganger solens masse kollapser, og etterlater seg en nøytronstjerne laget av supertett stoff, med omtrent massen til solen vår pakket inn i en kule på størrelse med en by.
I følge av denne teorien, ville den sterke tyngdekraften til noen nøytronstjerner konstant tiltrekke mørk materiepartikler. Den nye studien antyder at gravitasjonen deres til slutt vil bli så stor at nøytronstjernen og mørk materie vil kollapse sammen til et sort hull.
Et alternativ foreslått av studien er at nøytronstjernen kunne ha blitt tiltrukket av og smeltet sammen med et lite primordialt sort hull, som deretter satte seg i midten av nøytronstjernen og matet på det omkringliggende stoffet til bare det sorte hullet var igjen.
Gravitasjonsbølger
Forskerne resonnerte at sorte hull som transmuterte fra nøytronstjerner ville følge samme massefordeling av nøytronstjernene som de stammer fra, noe som avhenger av størrelsen på deres foreldrestjerner. Med det i tankene undersøkte de data fra de rundt 50 gravitasjonsbølgedeteksjonene som er gjort til dags dato, og fant at bare to – GW190425 og GW190814 – var assosiert med objekter med riktig masse til å være primordiale sorte hull.
Forskningen er ikke avgjørende: det er fortsatt mulig at de to kollisjonene involverte nøytronstjerner med påvisbare masser eller sorte hull som transmuterte fra nøytronstjerner av denne størrelsen. Men forfatterne skriver at massefordelingen av nøytronstjerner, som antagelig eksisterer i universet, gjør dette usannsynlig.
Les også:
- Et oppdrag til Uranus og Neptun kan bli en detektor for gravitasjonsbølger
- Gravitasjonslinser vil tillate å lage et galaktisk internett