Przejdź do głównej zawartości

Ciemna materia nie składa się z małych pierwotnych czarnych dziur

Międzynarodowy zespół naukowców przetestował teorię spekulowaną przez Stephena Hawkinga, a wyniki wykluczają możliwość, że pierwotne czarne dziury, mniejsze niż 1/10 mm, tworzą większość ciemnej materii.


Naukowcy wiedzą, że 85% materii we Wszechświecie składa się z ciemnej materii. Jej grawitacja zapobiega rozpadowi gwiazd w Drodze Mlecznej. Jednak próby wykrycia takich cząstek ciemnej materii za pomocą akceleratorów cząstek, w tym największego na świecie – Wielkiego Zderzacza Hadronów – do tej pory zawodzą.

Doprowadziło to naukowców do rozważenia teorii Hawkinga z 1974 r. o istnieniu pierwotnych czarnych dziur, urodzonych wkrótce po Wielkim Wybuchu, i jego spekulacji, że mogą one stanowić dużą część nieuchwytnej ciemnej materii, którą naukowcy próbują dzisiaj odkryć. 

Międzynarodowy zespół badaczy zastosował efekt soczewkowania grawitacyjnego do szukania pierwotnych czarnych dziur między Ziemią a galaktyką Andromedy. Soczewkowanie grawitacyjne, efekt zaproponowany po raz pierwszy przez Einsteina, przejawia się jako uginanie promieni świetlnych pochodzących z odległego obiektu, takiego jak gwiazda, wywołane grawitacją masywnego obiektu, takiego jak czarna dziura, znajdującego się na linii pola widzenia obserwatora. W skrajnych przypadkach takie lekkie uginanie powoduje, że gwiazda tła wydaje się znacznie jaśniejsza, niż jest w rzeczywistości.

Efekty soczewkowania grawitacyjnego są jednak bardzo rzadkimi zjawiskami, ponieważ wymagają, aby gwiazdy w galaktyce Andromedy, pierwotna czarna dziura działająca jako soczewka grawitacyjna i obserwator na Ziemi znajdowały się dokładnie w jednej linii pola widzenia. Aby zmaksymalizować szanse na rejestrację zdarzenia, naukowcy wykorzystali aparat cyfrowy Hyper Suprime-Cam zamontowany na teleskopie Subaru na Hawajach, który może uchwycić całą galaktykę Andromedy na jednym zdjęciu. Biorąc pod uwagę, jak szybko pierwotne czarne dziury powinny poruszać się w przestrzeni międzygwiazdowej, zespół wziął wiele obrazów, aby móc uchwycić migotanie gwiazdy, która rozjaśnia się przez okres od kilku minut do godzin dzięki soczewkowaniu grawitacyjnemu.

Zespół przeszukał dane pod kątem potencjalnych zdarzeń soczewkowania grawitacyjnego na 190 kolejnych zdjęciach Andromedy wykonanych w ciągu siedmiu godzin jednej pogodnej nocy. Jeżeli ciemna materia składa się z pierwotnych czarnych dziur o danej masie, w tym przypadku lżejszej od Księżyca, naukowcy spodziewali się wykryć ok. 1000 zdarzeń. Ale po dokładnych analizach mogli zidentyfikować tylko jeden przypadek. Wyniki zespołu pokazały, że pierwotne czarne dziury mogą stanowić nie więcej niż 0,1% całej masy ciemnej materii. Dlatego jest mało prawdopodobne, aby teoria była prawdziwa.

Naukowcy planują teraz dalszy rozwój analizy Andromedy. Jedną z nowych teorii, którą będą badać, jest ustalenie, czy układy podwójne czarnych dziur odkryte przez LIGO są w rzeczywistości pierwotnymi czarnymi dziurami.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu. Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu. Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach. Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz. W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę.

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi. Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego. „Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy. Do odkrycia naukowc

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne. Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”. Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przeds