Вчені зробили нове відкриття – вони з’ясували, що в розсіяному зовнішньому гало Чумацького Шляху, схоже, відсутні надзвичайно масивні чорні діри. Це не дуже гарна новина для теорій, які припускають, що темна матерія складається з первинних чорних дір, які утворилися в перші моменти після Великого вибуху.
Темна матерія є загадковою, оскільки, попри те, що вона фактично невидима, ця речовина становить близько 86% матерії у відомому нам Всесвіті. Вчені можуть зробити висновок про її наявність за її взаємодією з гравітацією та впливом, який вона має на повсякденну матерію і світло, але вони досі не мають уявлення про те, з чого вона складається. Нові результати дослідження темної матерії отримані на основі 20-річних спостережень, і вони ставлять під сумнів чорні діри як пояснення темної матерії.
Полювання на чорні діри в гало Чумацького Шляху можливе завдяки Лазерній інтерферометричній гравітаційно-хвильовій обсерваторії (LIGO) та детектору гравітаційних хвиль Virgo. До першого виявлення гравітаційних хвиль вчені вважали, що популяція чорних дір зоряної маси в нашій галактиці, як правило, має масу від п’яти до 20 разів більшу за масу Сонця. Але спостереження злиття між чорними дірами вказують на більш віддалену популяцію чорних дір з набагато більшою масою, еквівалентною від 20 до 100 сонць. “Пояснення того, чому ці дві популяції чорних дір настільки відрізняються, є однією з найбільших загадок сучасної астрономії”, – говорять вчені.
Одне з можливих пояснень цієї більшої популяції чорних дір полягає в тому, що вони є залишками періоду відразу після Великого вибуху, які утворилися не в результаті колапсу масивних зірок, а з надмірно щільних ділянок первісного газу і пилу. Про “первісні чорні діри” говорив Стівен Гокінг, але вони досі залишаються невловними. Проте це не завадило деяким фізикам запропонувати первісні чорні діри як можливе пояснення темної матерії.
За оцінками, темна матерія становить від 90% до 95% маси Чумацького Шляху. Це означає, що якщо темна матерія складається з первинних чорних дір, то їх в галактиці має бути досить багато. Чорні діри не випромінюють світло, і ми не можемо їх “побачити”, якщо вони не живляться матерією навколо себе і не відкидають на неї свою тінь. Але вони взаємодіють з гравітацією.
Теорія загальної відносності Ейнштейна стверджує, що об’єкти з великою масою викривляють тканину простору і часу, а гравітація є результатом цього викривлення. Чим масивніший об’єкт, тим сильніше викривлення він спричиняє. Це викривлення не лише вказує планетам, як обертатися навколо зірок, але й викривляє шлях світла. Чим ближче до об’єкта маси світло рухається, тим більше його шлях “викривляється”.
Команда зробила спробу використати цей вплив і ефект гравітаційного мікролінзування. Вона звернулася до 20-річного моніторингу майже 80 млн зірок, розташованих у Великій Магеллановій Хмарі, і порівняла події мікролінзування з теоретично передбачуваною кількістю таких подій у нашій галактиці.
“Якби вся темна матерія Чумацького Шляху складалася з чорних дір масою 10 мас Сонця, ми мали б виявити 258 подій мікролінзування, – говорять вчені. – Для чорних дір масою 100 мас Сонця ми очікували 99 подій, а для чорних дір масою 1000 мас Сонця – 27”.
Проте команда знайшла лише 12 подій у даних дослідження. Подальший аналіз показав, що їх можна пояснити відомими зірками в Чумацькому Шляху і Великій Магеллановій Хмарі. Після цих розрахунків команда виявила, що чорні діри масою 10 мас Сонця можуть містити щонайбільше 1,2% темної матерії. Крім того, чорні діри в 100 сонячних мас можуть містити не більше 3,0% темної матерії, а чорні діри, що мають 1000 сонячних мас, можуть містити лише 11% темної матерії.
“Це вказує на те, що масивні чорні діри можуть містити щонайбільше кілька відсотків темної матерії, – говорять дослідники. – Наші спостереження вказують на те, що первісні чорні діри не можуть складати значну частину темної матерії, і одночасно пояснюють швидкість злиття чорних дір, виміряну LIGO і Virgo”.
Читайте також:
Leave a Reply