Исследование: темная материя может состоять из древних черных дыр
Анализ пространственно-временной ряби предполагает, что загадочная темная материя состоит из первичных черных дыр.
Исследование опубликовано в журнале Physical Review Letters, коротко о нем рассказывает Live Science.
Согласно новому исследованию, темная материя — таинственная субстанция, которая оказывает гравитационное притяжение, но не излучает света, — может состоять из огромных скоплений древних черных дыр, возникших в самом начале Вселенной.
Этот вывод сделан на основе анализа гравитационных волн — или ряби пространства-времени, — вызванными удаленными столкновениями между черными дырами и нейтронными звездами.
Рябь, обозначенная GW190425 и GW190814, была обнаружена астрономами в 2019 году. Первичный анализ показал, что рябь была вызвана столкновениями между черными дырами, масса которых в 1,7–2,6 раза превышает массу нашего Солнца, и либо меньшей нейтронной звездой, либо гораздо большей черной дырой. Но в любом случае один из объектов в каждом случае был близок к массе Солнца.
Однако самая маленькая из известных черных дыр имеет около 3,3 солнечной массы, а меньшие объекты, согласно традиционной астрофизике, просто не могут возникнуть. Поэтому в новом исследовании авторы предположили, что эти черные дыры солнечной массы могут быть «первичными» черными дырами, созданными во время Большого взрыва.
Первичные черные дыры, если они существуют, возникли в огромных количествах в первую секунду Большого взрыва 13,77 млрд лет назад. Они были бы всех размеров: самый маленький был бы микроскопическим, а самый большой — в десятки тысяч раз больше массы нашего Солнца.
Расчеты показывают, что самые маленькие к настоящему времени «испарились», испуская квантовые частицы при излучении Хокинга, так что сегодня могли бы существовать только первичные черные дыры с массой более 10–11 кг— с небольшой астероид.
Если эти древние черные дыры действительно существуют, они могли бы образовывать огромные ореолы, которые дают эффект темной материи, заявили астрофизики.
Исследователи хотели узнать, могут ли они отличить первичные черные дыры от «современных» черных дыр, которые образовались из нейтронных звезд. В работе были изучены данные около 50 гравитационных волн, обнаруженных на сегодняшний день, но лишь две из них: GW190425 и GW190814 — связаны с объектами, которые по своей массе могут оказаться первичными черными дырами. Более того, астрофизики продемонстрировали, что очень маловероятно, что черные дыры массой примерно в 1,5 солнечной массы образовались в результате разрушения нейтронных звезд.
Таким образом, первичные черные дыры действительно могут существовать и быть компонентом темной материи.
По словам исследователей, их работа носит статистический характер, поэтому результаты будут более точными по мере обнаружения новых гравитационных волн.
Отметим, что в списке авторов работы указан российско-американский астрофизик Александр Кусенко.
Фото: Shutterstock
Таинственное излучение в центре нашей Галактики может быть связано с темной материей
Ученые сфотографировали черную дыру и выяснили, откуда идут потоки излучения
