Οι Αστρονόμοι αναζητούν απαντήσεις: Είναι η σκοτεινή ύλη φτιαγμένη από Αρχέγονες Μαύρες Τρύπες;

6 Μαΐου 2018     egno.gr

Οι αστρονόμοι μελετώντας τις κινήσεις των γαλαξιών και το χαρακτήρα της κοσμικής μικροκυματικής ακτινοβολίας υποβάθρου συνειδητοποίησαν τον προηγούμενο αιώνα ότι η περισσότερη ύλη στο σύμπαν δεν ήταν ορατή. Περίπου 84% της ύλης στον Κόσμο είναι σκοτεινή ύλη, η περισσότερη από την οποία τοποθετείται στην άλω γύρω από τους γαλαξίες. Αποκαλέστηκε σκοτεινή ύλη επειδή δεν εκπέμπει φως, όμως είναι επίσης μυστήρια: δεν συντίθεται από άτομα ή τα συνήθη τους συστατικά όπως ηλεκτρόνια και πρωτόνια.

Εν τω μεταξύ, οι αστρονόμοι έχουν παρατηρήσει τα αποτελέσματα των μελανών οπών και πρόσφατα ακόμη ανίχνευσαν βαρυτικά κύματα από ένα ζευγάρι μελανών οπών που συγχωνεύτηκαν. Οι μαύρες τρύπες συνήθως διαμορφώνονται στον εκρηκτικό θάνατο άστρων μεγάλης μάζας, μια διαδικασία που μπορεί να πάρει πολλές εκατοντάδες εκατομμύρια χρόνια καθώς ένα άστρο συμπυκνώνεται από το περιβάλλον αέριο, εξελίσσεται και τελικά πεθαίνει. Ορισμένες μελανές οπές συνάγεται ότι υπήρχαν στο πρώιμο σύμπαν, όμως δεν υπήρχε πιθανώς αρκετός χρόνος στο πρώιμο σύμπαν για να συμβεί η κανονική διαδικασία σχηματισμού τους. Έχουν προταθεί μερικές εναλλακτικές μέθοδοι, όπως η άμεση κατάρρευση αρχέγονου αερίου ή διαδικασίες που συνδυάζονται με τον κοσμικό πληθωρισμό και πολλές από αυτές τις αρχέγονες μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί.

O νάνος μη-ομαλός γαλαξίας IC1613

Ο αστρονόμος του CfA Qirong Zhu οδήγησε μια ομάδα τεσσάρων επιστημόνων να ερευνήσουν την δυνατότητα η σημερινή σκοτεινή ύλη συντίθεται από αρχέγονες μαύρες τρύπες, ακολουθώντας προηγούμενες δημοσιευμένες προτάσεις. Εάν η γαλαξιακή άλως αποτελείται από μαύρες τρύπες, θα πρέπει να έχει μια διαφορετική κατανομή πυκνότητας από το αν η άλως συνίσταται από εξωτικά σωματίδια. Υπάρχουν επίσης ορισμένες άλλες διαφορές – η άλως με μαύρες τρύπες αναμένεται να σχηματίστηκε νωρίτερα στην εξέλιξη του γαλαξία από ότι άλλα είδη της άλω. Οι επιστήμονες υποστηρίζουν ότι εξετάζοντας τα άστρα στην άλω αδύναμων νάνων γαλαξιών μπορούν να ερευνήσουν τα φαινόμενα αυτά επειδή οι νάνοι γαλαξίες είναι μικροί και αδύναμοι (λάμπουν με φωτεινότητα μόνο λίγων Ήλιων) όπου μη-έντονα φαινόμενα μπορούν να εντοπιστούν ευκολότερα. Η ομάδα έτρεξε ένα σύνολο από προσομοιώσεις υπολογιστή για να ελέγξει εάν η άλως ενός νάνου γαλαξία μπορεί να αποκαλύψει την παρουσία αρχέγονων μελανών οπών και βρήκαν ότι θα μπορούσε: οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ άστρων και αρχέγονης άλω μελανών οπών θα έπρεπε να αλλάξει ελαφρά τις διαστάσεις αστρικών κατανομών. Οι αστρονόμοι συμπέραναν επίσης ότι τέτοιες μαύρες τρύπες θα χρειάζεται να έχουν μάζες μεταξύ περίπου δυο και δεκατέσσερις ηλιακές μάζες, ακριβώς στο αναμενόμενο εύρος για αυτά τα εξωτικά αντικείμενα (αν και μικρότερα από τις μαύρες τρύπες που πρόσφατα εντοπίστηκαν από τους ανιχνευτές βαρυτικών κυμάτων) και συγκρίσιμα με τα συμπεράσματα άλλων μελετών. Η ομάδα υπογραμμίζει, ωστόσο, ότι όλα τα μοντέλα είναι ακόμη ασαφή και η φύση της σκοτεινής ύλης παραμένει ασύλληπτη.


Πηγή: Harvard-Smithsonian Center for Astrophysics

Περισσότερα στη δημοσίευση: Primordial Black Holes as Dark Matter: Constraints from Compact Ultra-faint Dwarfs. Monthly Notices of the Royal Astronomical Society.