O analiză a valurilor din spaţiu-timp sugerează că substanța misterioasă este formată din găuri negre primordiale.
Potrivit unui nou studiu, materia întunecată, substanța misterioasă care exercită atracția gravitațională, dar nu emite lumină, ar putea consta într-adevăr din mari concentrații de găuri negre străvechi create chiar la începutul universului.
Această concluzie vine de la o analiză a undelor gravitaţionale, a valurilor în țesătura spaţiu-timp, produse de pe urma a două coliziuni îndepărtate între găurile negre şi stelele neutronice.
Vedeţi şi: Au fost detectate noi unde gravitaționale provenite de la coliziunea a două găuri negre
Undele — etichetate GW190425 şi GW190814 — au fost detectate în 2019 de Observatorul interferometru laser de unde gravitaționale (LIGO — Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) din Washington şi Louisiana şi de interferometrul Virgo de lângă Pisa, Italia.
O analiză anterioară a sugerat că undele au fost produse de coliziuni între găuri negre cu mase între 1,7 şi 2,6 mai mari ca a soarelui nostru şi, fie o stea neutronică mai mică, fie o gaură neagră mult mai mare.
Dar acest lucru ar transforma unul din obiectele de pe urma fiecărei coliziuni în ceea ce astrofizicii numesc o gaură neagră cu masă solară, cu o masă aproximativ egală cu cea a soarelui.
Vedeţi şi: Astronomii au observat cea mai mare şi stranie coliziune a găurilor negre vreodată descoperită
“Găurile negre cu masă solară sunt destul de misterioase, deoarece nu sunt de așteptat potrivit astrofizicii convenționale,” cum ar fi exploziile stelelor sau supernovele, ce zdrobesc stelele mai mari în găuri negre, scrie autorul principal al studiului, Volodymyr Takhistov (en) de la Universitatea din California, Los Angeles, într-un email pentru Live Science.
În schimb, autorii propun în studiul publicat pe 16 februarie în revista Physical Review Letters că aceste găuri negre cu masă solară pot fi găuri negre “primordiale”, create în timpul Big Bangului.
Sau ele s-ar fi putut forma mai târziu când stelele neutronice au fost transmutate în găuri negre — fie după înghițirea lor de găurile negre primordiale, fie după absorbția anumitor tipuri presupuse de materie întunecată, materia misterioasă ce exercită atracția gravitațională fără a interacționa cu lumina, a spus Takhistov (en).
Găurile negre primordiale
Găurile negre primordiale, dacă există, au fost probabil create în număr mare chiar în prima secundă a Big Bang-ului, în urmă cu aproximativ 13,77 miliarde de ani în urmă.
Ele ar fi apărut într-o gamă de dimensiuni diverse — cele mai mici ar fi fost microscopice (en), iar cele mai mari de zeci de mii de ori masa soarelui (en).
Calculele arată că cele mai mici s-ar fi “evaporat” până acum, prin emiterea de particule cuantice printr-un proces cunoscut sub numele de radiație Hawking, astfel încât doar găurile negre primordiale cu mase mai mari de 10^11 kilograme — aproximativ masa unui asteroid — ar fi existat încă astăzi.
Dacă ar exista, aceste găuri negre străvechi ar putea constitui halourile imense ale “materiei întunecate” ce mărginesc galaxiile, cred unii astrofizicieni.
Cercetătorii au dorit să afle dacă ar putea distinge găurile negre primordiale de găurile negre ce se formaseră din stele neutronice, rămăşiţele sclipitoare de pe urma supernovelor, lăsate în urmă după explozia stelelor lor părinte ca urmare a epuizării întregului hidrogen în reacţiile de fuziune nucleară.
Astrofizicienii au calculat că stelele mai mici de aproximativ cinci ori ca masa soarelui se prăbușesc pentru a lăsa în urmă o stea neutronică de materie ultra-densă.
Ele au o masă aproximativ egală cu cea a soarelui nostru, căptușită într-o minge de mărimea unui oraș.
În această teorie, gravitația intensă a unor stele neutronice ar fi atras continuu particule de materie întunecată; în cele din urmă gravitația lor ar fi devenit atât de mare, încât steaua neutronică şi materia întunecată s-ar fi prăbușit împreună într-o gaură neagră, sugerează noul studiu.
Vedeţi şi: A fost detectată o gaură neagră ce înghite o stea neutronică
O alternativă propusă de studiu, este că o stea neutronică ar fi putut să atragă şi să se contopească cu o mică gaură neagră primordială, care apoi s-a stabilit la centrul ei de greutate şi s-a hrănit cu materia înconjurătoare până când a rămas doar gaura neagră.
Undele gravitaționale
Takhistov şi colegii săi au considerat că găurile negre transformate din stelele neutronice ar trebui să urmeze aceeași distribuție de masă ca a stelei neutronice de la care au provenit, care depinde de dimensiunile stelelor părinte.
Luând în considerare acest lucru, ei s-au uitat la datele a aproximativ 50 de detecţii de unde gravitaţionale făcute până în prezent şi au constatat că doar două — GW190425 şi GW190814 — au implicat obiecte cu masele potrivite pentru a fi găuri negre primordiale, au scris autorii studiului.
Cercetarea nu este concludentă: este încă posibil ca aceste două coliziuni să fi implicat stele neutronice de mase detectate sau găuri negre transmutate din stele neutronice de aceste dimensiuni.
Vedeţi şi: Două stele neutronice s-au ciocnit, clătinând universul şi aruncând cantităţi mari de aur
Dar distribuția de masă a stelelor neutronice, presupuse că există în univers, face acest lucru puțin probabil, au scris autorii.
“Lucrarea noastră promovează un test puternic pentru a înțelege originea şi relația lor cu materia întunecată”, a spus Takhistov (en).
“În special, acest test demonstrează că găurile negre semnificativ mai grele decât aproximativ 1,5 mase solare sunt foarte puțin probabil să fie găuri negre ‘transmutate’ din dezmembrarea stelelor neutronice”.
Şi dacă anume aşa stau lucrurile, aceasta sugerează că găurile negre primordiale ar putea exista cu adevărat şi că ele ar putea fi o componentă a materiei întunecate, potrivit studiului.
Metoda va deveni mai precisă pe măsură ce se vor detectat mai multe unde gravitaționale.
Takhistov a spus: “Testul este de natură statistică, aşa că adunarea mai multor date va permite o mai bună înțelegere”.
Lasă un răspuns