Что вы знаете о темной материи? Согласно новому исследованию, темная материя – таинственная субстанция, которая имеет гравитационное притяжение, но не излучает – на самом деле может состоять из огромных скоплений древних черных дыр, образованных в самом начале Вселенной.
Этот вывод сделан на основе анализа гравитационных волн, вызванных двумя удаленными столкновениями между черными дырами и нейтронными звездами.
Волны, обозначенные GW190425 и GW190814, были обнаружены в 2019 году Обсерваторией гравитационных волн с лазерным интерферометром (LIGO) в Вашингтоне и Луизиане и интерферометром Девы недалеко от Пизы, Италия. Предварительный анализ показал, что они были вызваны столкновениями черных дыр, массы которых в 1,7-2,6 раза больше массы нашего Солнца, и, возможно, намного меньшей нейтронной звездой, или гораздо большей черной дырой. Но это сделало бы один из объектов тем, что астрофизики называют черной дырой солнечной массы, которая, очевидно, примерно равняется массе Солнца. Черные дыры солнечной массы довольно загадочные, поскольку их не объясняет традиционная астрофизика, в которой взрывы звезд или сверхновые превращают большие звезды в черные дыры.
Также интересно:
Эти черные дыры солнечной массы могут быть «первичными» черными дырами, созданными во время Большого взрыва. Или они могли образоваться позже, когда нейтронные звезды были преобразованы в черные дыры, или после поглощения первичных черных дыр, или после поглощения определенных предполагаемых типов темной материи.
Первичные черные дыры, если они существуют, вероятно, были созданы в огромных количествах в первую секунду Большого взрыва около 13,77 млрд лет назад. Они были бы всех размеров – самая маленькая была бы микроскопической, а крупнейшая в десятки тысяч раз больше массы нашего Солнца.
Исследователи хотели узнать, смогут ли они отличить первичные черные дыры от черных дыр, которые образовались из нейтронных звезд, мерцающих остатков сверхновых звезд, оставшихся после взрыва их родительских звезд после расходования всего своего водорода в реакциях ядерного синтеза.
Астрофизики подсчитали, что звезды, масса которых примерно в пять раз превышает массу Солнца, коллапсируют, оставляя после себя нейтронную звезду из сверхплотной материи, при этом примерно масса нашего Солнца упаковывается в шар размером с город.
В соответствии с этой теорией, сильная гравитация некоторых нейтронных звезд постоянно притягивала бы частицы тёмной материи. Новое исследование предполагает, что в конечном итоге их гравитация станет настолько большой, что нейтронная звезда и темная материя схлопнуться вместе в черную дыру.
Альтернатива, предложенная исследованием, заключается в том, что нейтронная звезда могла притягиваться и сливаться с небольшой первичной черной дырой, которая потом осела в центре нейтронной звезды и подпитывалась окружающей материей, пока не осталась только черная дыра.
Ученые рассудили, что черные дыры, которые трансмутировали из нейтронных звезд, должны будут придерживаться того же распределения масс нейтронных звезд, от которых они происходят, и которое зависит от размеров их родительских звезд. Принимая это во внимание, они изучили данные 50 или около того выявленных гравитационных волн, сделанных на сегодня, и обнаружили, что только две – GW190425 и GW190814 – связаны с объектами с правильной массой, чтобы быть первичными черными дырами.
Читайте также:
Исследование не является окончательным: все еще возможно, что в этих двух столкновениях были задействованы нейтронные звезды выявленных масс или черные дыры, трансмутировавшие из нейтронных звезд таких размеров. Но авторы пишут, что распределение масс нейтронных звезд, вероятно существующих во Вселенной, делает это маловероятным.
Leave a Reply