Vad vet du om mörk materia? Enligt en ny studie kan mörk materia - ett mystiskt ämne som har gravitationskraft men inte avger strålning - faktiskt bestå av stora kluster av forntida svarta hål, bildad i början av universum.
Denna slutsats är baserad på analysen av gravitationsvågor orsakade av två avlägsna kollisioner mellan svarta hål och neutronstjärnor.
Vågorna, märkta GW190425 och GW190814, upptäcktes 2019 av Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) i Washington och Louisiana och Virgo Interferometer nära Pisa, Italien. Tidigare analyser har visat att de orsakades av kollisioner mellan svarta hål 1,7 till 2,6 gånger vår sols massa och en möjlig mycket mindre neutronstjärna eller ett mycket större svart hål. Men det skulle göra ett av de objekt som astrofysiker kallar ett solmassa svart hål, som tydligen handlar om solens massa. Svarta hål med solmassa är ganska mystiska eftersom de inte förväntas från traditionell astrofysik, där stjärnexplosioner eller supernovor förvandlar större stjärnor till svarta hål.
Också intressant:
- Polariserat ljus avslöjar hemligheterna bakom ett svart håls magnetfält
- Astronomer har upptäckt ett supermassivt svart hål i rörelse
Dessa svarta hål från solmassan kan vara "ursprungliga" svarta hål som skapades i Big Bang. Eller de kunde ha bildats senare, när neutronstjärnor omvandlades till svarta hål, antingen efter att de ursprungliga svarta hålen absorberats, eller efter att vissa förmodade typer av mörk materia absorberats.
Inledande svarta hål
De ursprungliga svarta hålen, om de existerar, skapades förmodligen i enorma mängder i den första sekunden av Big Bang för cirka 13,77 miljarder år sedan. De skulle vara av alla storlekar - den minsta skulle vara mikroskopisk och den största skulle vara tiotusentals gånger vår sols massa.
Forskarna ville se om de kunde se skillnaden mellan ursprungliga svarta hål och svarta hål som bildades från neutronstjärnor, de flimrande resterna av supernovor som lämnats kvar efter att deras moderstjärnor exploderade efter att ha använt upp allt väte i kärnfusionsreaktioner.
Astrofysiker uppskattar att stjärnor med en massa på ungefär fem gånger solens massa kollapsar och lämnar efter sig en neutronstjärna gjord av supertät materia, med ungefär vår sols massa packad i en sfär lika stor som en stad.
Enligt av denna teori, skulle den starka gravitationen hos vissa neutronstjärnor ständigt attrahera mörk materia partiklar. Den nya studien tyder på att deras gravitation så småningom kommer att bli så stor att neutronstjärnan och mörk materia kommer att kollapsa tillsammans till ett svart hål.
Ett alternativ som studien föreslår är att neutronstjärnan kunde ha attraherats till och smält samman med ett litet ursvart hål, som sedan slog sig ner i neutronstjärnans centrum och matade på den omgivande materien tills bara det svarta hålet fanns kvar.
Gravitationsvågor
Forskarna resonerade att svarta hål som omvandlades från neutronstjärnor skulle följa samma massfördelning av neutronstjärnorna som de härstammar från, vilket beror på storleken på deras moderstjärnor. Med det i åtanke undersökte de data från de 50 eller så gravitationsvågsdetektioner som gjorts hittills och fann att endast två - GW190425 och GW190814 - var associerade med objekt med rätt massa för att vara ursprungliga svarta hål.
Forskningen är inte avgörande: det är fortfarande möjligt att de två kollisionerna involverade neutronstjärnor med detekterbara massor eller svarta hål som omvandlas från neutronstjärnor av dessa storlekar. Men författarna skriver att massfördelningen av neutronstjärnor, som förmodligen finns i universum, gör detta osannolikt.
Läs också:
- Ett uppdrag till Uranus och Neptunus kan bli en detektor för gravitationsvågor
- Gravitationslinser gör det möjligt att skapa ett galaktiskt internet