Що ви знаєте про темну матерію? Згідно з новим дослідженням, темна матерія – таємнича субстанція, яка має гравітаційне тяжіння, але не випромінює – насправді може складатися з величезних скупчень прадавніх чорних дір, утворених на самому початку Всесвіту.
Цей висновок зроблено на основі аналізу гравітаційних хвиль, викликаних двома віддаленими зіткненнями між чорними дірами і нейтронними зірками.
Хвилі, позначені GW190425 і GW190814, були виявлені у 2019 році Обсерваторією гравітаційних хвиль з лазерним інтерферометром (LIGO) у Вашингтоні і Луїзіані і інтерферометром Діви недалеко від Пізи, Італія. Попередній аналіз показав, що вони були викликані зіткненнями чорних дір, маси яких в 1,7-2,6 раза більші за масу нашого Сонця, і можливою набагато меншою нейтронною зіркою, або набагато більшою чорною дірою. Але це зробило б один з об’єктів тим, що астрофізики називають чорною дірою сонячної маси, яка, очевидно, приблизно з масу Сонця вагою. Чорні діри сонячної маси досить загадкові, оскільки їх не очікують від традиційної астрофізики, в якій вибухи зірок або наднові перетворюють більші зірки в чорні діри.
Теж цікаво:
Ці чорні діри сонячної маси можуть бути «первинними» чорними дірами, створеними під час Великого вибуху. Або вони могли утворитися пізніше, коли нейтронні зірки були перетворені в чорні діри, або після поглинання первинних чорних дір, або після поглинання певних передбачуваних типів темної матерії.
Початкові чорні діри, якщо вони існують, ймовірно, були створені в величезних кількостях в першу секунду Великого вибуху близько 13,77 млрд років тому. Вони були б усіх розмірів – найменша була б мікроскопічною, а найбільша в десятки тисяч раз більше маси нашого Сонця.
Дослідники хотіли дізнатися, чи зможуть вони відрізнити первинні чорні діри від чорних дір, які утворилися з нейтронних зірок, мерехтливих залишків наднових зірок, що залишилися після вибуху їх батьківських зірок після витрачання всього свого водню в реакціях ядерного синтезу.
Астрофізики підрахували, що зірки, маса яких приблизно в п’ять разів перевищує масу Сонця, колапсують, залишаючи після себе нейтронну зірку з надщільної матерії, при цьому приблизно маса нашого Сонця упаковується в кулю розміром з місто.
Відповідно до цієї теорії, сильна гравітація деяких нейтронних зірок постійно притягувала б частки темної матерії. Нове дослідження припускає, що в кінцевому підсумку їх гравітація стане настільки великою, що нейтронна зірка і темна матерія схлопнуться разом в чорну діру.
Альтернатива, запропонована дослідженням, полягає в тому, що нейтронна зірка могла притягатися і зливатися з невеликою первинною чорною дірою, яка потім осіла в центрі нейтронної зірки і живилася навколишньою матерією, поки не залишилася тільки чорна діра.
Вчені розсудили, що чорні діри, які трансмутували з нейтронних зірок, повинні будуть дотримуватися того ж розподілу мас нейтронних зірок, від яких вони походять, і який залежить від розмірів їх батьківських зірок. Беручи це до уваги, вони вивчили дані 50 або близько того виявлень гравітаційних хвиль, зроблених на сьогодні, і виявили, що тільки дві – GW190425 і GW190814 – пов’язані з об’єктами з правильною масою, щоб бути первинними чорними дірами.
Дослідження не є остаточним: все ще можливо, що в цих двох сутичках були задіяні нейтронні зірки виявлених мас або чорні діри, що трансмутувати з нейтронних зірок таких розмірів. Але автори пишуть, що розподіл мас нейтронних зірок, імовірно існуючих у Всесвіті, робить це малоймовірним.
Читайте також:
Leave a Reply