Što ako se tamna tvar koju tako očajnički tražimo zapravo sastoji od primordijalnih crnih rupa?
Postoji li veza između tamne tvari i primordijalnih crnih rupa? Što ako je misteriozna tamna tvar koju znanstvenici nastoje otkriti zapravo napravljena od crnih rupa koje su postojale u ranom svemiru?
Povijest tamne tvari započela je 1933. godine kada je astronom Fritz Zwicky proučavao raspodjelu brzina galaksija u jatu smještenih u zviježđu Coma Berenices. Otkrio je da se galaksije u jatu kreću prebrzo, a ako se uzme u obzir samo vidljiva materija, jato ne može biti stabilno – galaksije bi se jednostavno rasule u različitim smjerovima. Zwicky je sugerirao da ih je zajedno držala nevidljiva gravitacijska supstanca – Tamna materija.
Uobičajena je misao o tamnoj tvari da se ona sastoji od WIMP-a, masivnih čestica koje jedva stupaju u interakciju s česticama obične materije. Pa ipak, unatoč stotinama studija tijekom godina, tamna tvar nije potvrđena.
Koncept tamne materije igra važnu ulogu u modernoj astrofizici i kozmologiji – relativno je lako objasniti krivulje rotacije galaksija, gravitacijsko leće i uočenu brzinu širenja Svemira, a pritom ostaje samodostatna teorija koja ne zahtijeva odabir mnogih numeričkih koeficijenata.
Izravni eksperimentalni dokazi o postojanju tamne tvari – na primjer, raspršivanju njezinih sastavnih čestica česticama Standardnog modela – još nisu pronađeni. Do sada su se fizičari morali ograničiti na neizravne dokaze gravitacijske interakcije tamne i obične tvari i poboljšati detektore.
U prošlosti smo mnogo puta pisali o novim studijama o tamnoj tvari i crnim rupama – rezultati novih studija pojavljuju se doslovno svaki mjesec, ako ne i svaki tjedan. I sada, znanstveni tim sugerira da su ove dvije nebeske pojave u određenom slučaju možda ista stvar.
Znanstvenici su došli do zaključka da bi se tamna tvar mogla stvoriti od primordijalnih crnih rupa. Objašnjeno – to su crne rupe koje su stvorene nedugo nakon Velikog praska. Znanstveni tim analizirao je podatke iz dva vala u prostor-vremenu koji su se dogodili nakon dva pojedinačna sudara između crnih rupa i neutronskih zvijezda ili većih crnih rupa.
https://kozmos.hr/tamna-tvar-mozda-dolazi-od-iskonskih-crnih-rupa/
Veza između primordijalnih crnih rupa i tamne tvari
Primordijalne crne rupe povoljno se uspoređuju s ostalim kandidatima za ulogu tamne materije jer omogućuju rješavanje takozvanog “problema s oreolima”. Radi se o činjenici da računalni modeli evolucije galaksija obećavaju nagli porast gustoće tamne tvari u blizini njezina središta (oštar vrh), dok krivulje rotacije uočene u stvarnosti ukazuju na prilično stalnu raspodjelu (tj. jezgra).
Modeli, gdje se tamna tvar sastoji od primordijalnih crnih rupa, ne pokazuju takve vrhove. Uz to, kretanje zvijezda unutar galaksije okružene primordijalnim crnim rupama malo se razlikuje od gibanja zvijezda u drugim modelima tamne materije.
I tu je još jedan problem – primordijalne crne rupe jednako su hipotetične kao i tamna tvar. Obje još nisu službeno otkrivene ili potvrđene, ali obje se savršeno uklapaju u objašnjenje procesa i pojava u svemiru koje standardni model ne može objasniti.
Što sugerira nova studija?
Brojne simulacije i proračuni potvrdili su da ako su primordijalne crne rupe postojale u ranom svemiru, najveća od njih i dalje bi mogla postojati u modernom svemiru.
Jedna teorija sugerira da bi neutronske zvijezde mogle privući tamnu materiju do te mjere da se obje uruše u crnu rupu. Alternativa sugerira da bi se neutronske zvijezde mogle spojiti s iskonskim crnim rupama. Tada bi to dvoje nastavili privlačiti tamnu materiju sve dok neutronska zvijezda potpuno ne nestane, a iza sebe ostavi samo crnu rupu.
Znanstveni tim analizirao je desetke detekcija gravitacijskog vala samo da bi utvrdio da dva iz 2019. odgovaraju pravim karakteristikama primordijalnih crnih rupa. To ne potvrđuje da jesu, zapravo, postoji nekoliko drugih mogućih objašnjenja, ali ova bi studija mogla dovesti do važnih testova koji će objasniti i crne rupe i kako bi mogle biti povezane s tamnom materijom. Nadalje, rezultati mogu potvrditi da je tamna tvar nastala od crnih rupa.
Kao i obično, ovo je samo početna studija i trebat će godine promatranja i prikupljanja podataka prije nego što će znanstvenici moći odgovoriti na ovo pitanje. Ipak, ovo je veliki korak naprijed.
Pridružite se raspravi u našoj Telegram grupi. KOZMOS Telegram-t.me/kozmoshr
Izvori:
• Argüelles, C., Díaz, M., Krut, A., & Yunis, R. (2020, December 31). On the formation and stability of fermionic dark matter haloes in a cosmological framework.
• Metcalfe, T. (2021, April 05). Dark matter could be made of black holes from the beginning of time.
• Royal Astronomical Society. (2021, February 24). New study suggests supermassive black holes could form from dark matter.
