25.05.2016
Редакция Naked Science
1

Темную материю предложили искать в черных дырах

Концепция темной материи объясняет многие астрофизические явления, однако обнаружить ее частицы – какими бы они ни были – на практике до сих пор не удается. Но, может, мы просто не там ищем? Согласно новой гипотезе, темная материя – это лишь одно из проявлений физики черных дыр.

dark0
©Wikipedia
Еще в 2005 году Александр Кашлинский (Alexander Kashlinsky), работающий в Центре космических полетов Годдарда NASA, изучил данные инфракрасного космического телескопа Spitzer и обнаружил в них следы огней, относящихся к невообразимой древности – более 13 млрд лет назад. Это могут быть и звезды первых поколений, и материал, падающий в первичные черные дыры – те, которые появились не из звезд, а напрямую из газопылевого вещества молодой Вселенной. Чтобы выяснить, что же послужило источником этого света, в 2013 году такие наблюдения для небольшого участка неба были сопоставлены с данными рентгеновского телескопа Chandra.
 
Снимок небольшой части неба в созвездии Большой Медведицы, полученный телескопом Spitzer в ИК-диапазоне / ©NASA/JPL-Caltech/A. Kashlinsky (Goddard)
 
Идея состояла в том, что излучение первых звезд за миллиарды лет должно было сместиться из видимого и ультрафиолетового диапазона в инфракрасный, и если свет давали звезды, то на рентгеновских данных их практически не должно быть видно. Но первичные черные дыры (ПЧД) излучали в более широком диапазоне, так что должны сохраниться видимыми и в рентгене. Собственно, это и произошло: рентгеновские снимки хорошо совпали с данными в инфракрасном диапазоне, указав, что как минимум каждым пятым источником излучения в ранней Вселенной были ПЧД.
 
Предполагается, что «зародыши» ПЧД возникли из флуктуаций невероятно раскаленного и плотного вещества новорожденной Вселенной, доли секунды спустя после Большого взрыва. Теоретические расчеты показывают, что все зависело от считанных мгновений: появление дыр произошло почти одновременно, и размеры их поначалу должны были оказаться примерно одинаковыми. Причем чем позднее они появились, тем более крупными в среднем должны были быть.
 
В сентябре 2015 года детекторы LIGO впервые в истории зарегистрировали гравитационные волны, пришедшие к нам от пары сливающихся черных дыр, расположенных в 1,3 млрд световых лет от Земли. Их массы были оценены в 29 и 36 масс Солнца – подозрительно близкими друг к другу. Это позволяет предположить, что эти дыры появились еще на первых этапах жизни Вселенной вместе с другими ПЧД.
 
Тот же участок неба: из изображения вычтено все излучение, относящееся к известным звездам, галактикам и т. п. Оставшийся ИК-фон – излучение первых объектов молодой Вселенной / ©NASA/JPL-Caltech/A. Kashlinsky (Goddard)
 
Выдвигая такую гипотезу, Александр Кашлинский в своей новой работе рассуждает о возможных ее следствиях для современной космологической картины. Статья опубликована в журнале Astrophysical Journal Letters. Ученый рассматривает гипотезу, согласно которой ПЧД могут служить темной материей Вселенной.
 
Пока что темная материя сама остается гипотетической. Она позволяет объяснить ряд гравитационных эффектов, которые наблюдаются в космосе, но не могут объясняться присутствием обычной материи, из которой сложены звезды и мы сами. Предполагается, что за образование галактик и за некоторые другие эффекты ответственна некая особая, скрытая материя, на которую приходится в несколько раз больше массы, чем на видимое вещество. Считается, что ее частицы не вступают с обычными ни в какое взаимодействие, помимо гравитационного, и поэтому они остаются невидимыми. Однако все попытки обнаружить их – или хотя бы косвенные свидетельства существования таких частиц – пока заканчиваются ничем.
 
Поэтому одним из альтернативных взглядов на проблему скрытой массы Вселенной являются ПЧД, притяжение которых теоретически может играть роль темной материи. Дело в том, что в первые полмиллиарда лет Вселенная была слишком плотной и раскаленной, вещество в ней еще не могло образовывать звезды. Считается, что темная материя к температуре нечувствительна, и ее частицы могли сливаться за счет обычных гравитационных сил, образовав «зародыши»-гало, которые в будущем послужили центрами концентрации обычного вещества и рождения первого поколения звезд и галактик.
 
В своей новой статье Кашлинский показывает, что большинство из гало темной материи в ранней Вселенной могли коллапсировать, образовав первичные черные дыры. В этом случае процесс появления звезд развивался быстрее, а результат его лучше согласуется с данными Spitzer и Chandra. Если такие ПЧД, родившиеся не из крупных звезд, а прямо из вещества молодой Вселенной, сохранились до нашего времени в достаточном количестве, их притяжение вполне может объяснять все те эффекты, которые мы привыкли относить к невидимой темной материи.

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl + Enter.
Позавчера, 13:36
Василий Парфенов

Вопрос активности венерианских вулканов занимает планетологов давно. Если они до сих пор извергаются или делали это недавно по геологическим меркам, то недра второй планеты от Солнца по-прежнему активны. Однако получить достоверные данные подтверждающие или опровергающие активность вулканов на Венере до сих пор не получалось. Зато недавно ученые получили еще одно пусть и косвенное, но вполне надежное свидетельство «бурной жизни» геологических формирований на «сестре Земли».

Вчера, 13:05
Сколтех

Ученые из Сколтеха и их коллеги изучили генетические характеристики дельта-штамма коронавируса в России. Выяснилось, что всего одна разновидность дельты за короткое время оказалась ответственной за подавляющее большинство случаев заболевания коронавирусом в России — во многих других странах ситуация развивалась иначе. Авторы исследования объясняют доминирование этой разновидности в нашей стране волей случая, а не повышенной заразностью или устойчивостью к иммунитету.

Вчера, 13:57
Алиса Гаджиева

Археологи обнаружили, что крупный торговый центр на севере Франции построен на месте некрополя IV века.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

Позавчера, 13:36
Василий Парфенов

Вопрос активности венерианских вулканов занимает планетологов давно. Если они до сих пор извергаются или делали это недавно по геологическим меркам, то недра второй планеты от Солнца по-прежнему активны. Однако получить достоверные данные подтверждающие или опровергающие активность вулканов на Венере до сих пор не получалось. Зато недавно ученые получили еще одно пусть и косвенное, но вполне надежное свидетельство «бурной жизни» геологических формирований на «сестре Земли».

3 декабря
Алиса Гаджиева

У погибшего почти 70 миллионов лет назад хищника была трудная жизнь: помимо обычного набора проблем, таких как схватки с сородичами, он страдал от зубной боли.

12 ноября
Мария Азарова

Кошки оказывались сбиты с толку, когда их человек, как им казалось, «телепортировался» в новое, неожиданное место. Однако они не реагировали таким же образом на чужих людей или других животных.

3 декабря
Сергей Васильев

Биологи обнаружили, что обширные скопления пластика позволяют прибрежным животным осваивать открытое море, прежде для них недоступное, и распространяться по всем уголкам океана.

25 ноября
НИУ ВШЭ

Мобильные ученые публикуются в индексируемых журналах в два раза чаще. К такому выводу пришли исследователи из НИУ ВШЭ.

[miniorange_social_login]

Комментарии

1 Комментарий

30.05.2016
-
0
+
Но процесс рождения этих ПЧД не мог просто так остановиться, и мы должны быть свидетелями этих событий хоть где-то.
Подтвердить?
Подтвердить?
Не получилось опубликовать!

Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.

Понятно
Лучшие материалы
Войти
Регистрируясь, вы соглашаетесь с правилами использования сайта и даете согласие на обработку персональных данных.
Ваша заявка получена

Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно
Ваше сообщение получено

Мы скоро прочитаем его и свяжемся с Вами по указанной почте. Спасибо за интерес к проекту.

Понятно

Сообщить об опечатке

Текст, который будет отправлен нашим редакторам: