Связь древних черных дыр и темной материи раскроют новые телескопы

0   38   0

Космические исследования
13 марта 13:00


5c8809d47966e10554bbc7bf

Темная материя может оказаться черными дырами неизвестного происхождения.

Международная группа исследователей, среди которых были и ученые из МИФИ, предложили способ искать наблюдательные данные о вкладе первичных черных дыр в темную материю. Наиболее вероятными кандидатами астрономы считали те из них, слияния которых недавно обнаружил «гравитационный телескоп» LIGO (обсерватория, регистрирующая гравитационные волны). Для этого астрономы показали, какие телескопы вероятнее всего смогут различить следы загадочных черных дыр.

Последние 20 лет астрофизики непрерывно ищут следы темной материи. Несмотря на то, что по расчетам, основанным на вращении галактических дисков, такой материи в несколько раз больше обычной, найти ее следы все эти 20 лет не удавалось. Последние данные с Большого адронного коллайдера фактически закрыли возможность обнаружения экзотических частиц темной материи, так называемых «вимпов».

Одновременно с провалом в поиске особых частиц темной материи астрофизику ждал неожиданный успех: гравитационная обсерватория LIGO начала регистрировать по нескольку гравитационных волн в год. Причем их источником были, в основном, слияния черных дыр промежуточных масс, в несколько десятков раз превышающие массу Солнца.

В новой работе, опубликованной на сервисе препринтов научных статей arXiv.org, авторы пишут, что масса сливающихся черных дыр стала для них сюрпризом. Оказалось, что она слишком велика для черных дыр, образующихся после вспышек сверхновых, и слишком мала для сверхмассивных черных дыр в центрах галактик.

Другое предположение, что это просто слившиеся дыры, чья масса сравнима с массой звезд, также не совпадало с данными LIGO. По ним сливающиеся черные дыры либо почти не вращались, либо не вращались вообще. Между тем при слиянии подобных объектов их моменты вращения должны «складываться». И будь «средние» черные дыры просто слившимися черными дырами малых масс, скорость их вращения неизбежно была бы весьма значительной.

Исследователи дополнительно подчеркивают, что вдобавок к этим странностям, в районах, где регистрировалось слияния черных дыр, астрономы наблюдали странные колебания в фоновом инфракрасном излучении. Если во Вселенной действительно много первичных черных дыр средних масс, их гравитация естественным образом должна создавать «скопления» в фоновом ИК-излучении, искажая его своей гравитацией.

При этом высокая частота слияний таких неизвестно как возникших черных дыр, которую регистрирует LIGO, довольно велика. То есть весьма вероятно, что они действительно широко распространены во Вселенной. Такого распространения логичнее всего ожидать для так называемых первичных черных дыр, возраст которых сравним с возрастом самой Вселенной.

Авторы отмечают, что окончательно понять, что происходит с этими черными дырами, можно только после того, как в 2020-х годах появятся принципиально новые телескопы. Но и с ними новые данные наблюдений корректно интерпретировать можно будет лишь теоретически. Только тогда ученые смогут понять, являются ли такие первичные черные дыры промежуточных масс основным компонентом темной материи, или все же нет.

Наиболее важными среди новых телескопов, способных прояснить проблему, авторы считают Euclid и WFIRST в инфракрасной части спектра, eROSITA и Athena в рентгеновском диапазоне и Gaia (уже действующий) для оптического диапазона. С помощью последнего астрономы хотят заметить микролинзирующие события — когда черные дыры, проходящие между далекой звездой и телескопом, заметно усиливают излучение удаленной звезды. В зависимости от того, насколько часто происходят такие события, можно понять и то, насколько распространены в нашей Галактике такие черные дыры. Исходя из этого можно узнать и то, насколько большая часть темной материи в ней приходится на такие древние черные дыры неясного происхождения.


Автор: Иван Ортега

Источник: chrdk.ru


0



Для лиц старше 18 лет