Przejdź do treści

Czy ciemna materia jest wykonana z pierwotnych czarnych dziur?

Czy ciemna materia jest wykonana z pierwotnych czarnych dziur?

Astronomowie badający ruchy galaktyk oraz charakter mikrofalowego kosmicznego promieniowania tła już w ubiegłym wieku uświadomili sobie, że większość materii we Wszechświecie jest niewidoczna. Około 84% materii w kosmosie to ciemna materia, z której większość znajduje się w galaktycznym halo. Została tak nazwana, ponieważ nie emituje światła, ale także dlatego, że jest tajemnicza: nie jest złożona z atomów czy innych zwykłych składników, takich jak elektrony i protony.

Tymczasem astronomowie zaobserwowali efekt czarnych dziur, a ostatnio wykryli nawet fale grawitacyjne pochodzące od pary łączących się czarnych dziur. Powstają one zwykle w wyniku eksplozji martwej masywnej gwiazdy – procesu, który może trwać setki milionów lat, gdy gwiazda łączy się z otaczającym gazem, ewoluuje i ostatecznie umiera. Uważa się, że niektóre czarne dziury istniały już we wczesnym Wszechświecie, ale prawdopodobnie nie było wówczas wystarczająco czasu na ich utworzenia się. Wskazywano zatem na inne możliwości powstania pierwotnych czarny dziur, takie jak bezpośredni kolaps pierwotnego gazu lub procesy związane z kosmiczną inflacją.

Astronom z Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian (CfA) – dr Qirong Zhu – kierował grupą czterech naukowców testujących hipotezę, że dzisiejsza ciemna materia składa się z pierwotnych czarnych dziur. Jeżeli halo galaktyczne wykonane jest czarnych dziur, powinno mieć inny rozkład gęstości niż halo wykonane z egzotycznych cząstek. Są jeszcze inne różnice – badacze oczekują, że halo z czarnych dziur powstało wcześniej w ewolucji galaktyki niż halo innego rodzaju. Naukowcy sugerują, że obserwując gwiazdy w halo słabych galaktyk karłowatych można badać te efekty, ponieważ są one małe i słabe, przez co łatwiej można dostrzec niewielkie efekty. Zespół dr Zhu wykonał szereg symulacji komputerowych, aby sprawdzić, czy halo galaktyk karłowatych mogą wykazać obecność pierwotnych czarnych dziur – i odkrył, że mogą: interakcje między gwiazdami i pierwotnymi czarnymi dziurami halo powinny nieznacznie zmienić rozmiary rozkładu gwiazd. Naukowcy sugerują również, że takie czarne dziury musiałyby mieć masy od około dwóch do czternastu mas Słońca, czyli dokładnie w oczekiwanym zakresie dla tych egzotycznych obiektów i porównywalne z wnioskami płynącymi z innych badań. Zespół podkreśla jednak, że wszystkie modele wciąż nie zostały przetestowane, a natura ciemnej materii pozostaje nieuchwytna.

Opracowanie: Agnieszka Nowak

Więcej:
Is Dark Matter Made of Primordial Black Holes?

Źródło: CfA

Na zdjęciu: Galaktyka karłowata IC 1613. Źródło: NASA/JPL-Caltech/SSC

Reklama