Як утворилися надмасивні чорні діри? Що таке темна матерія? В альтернативній моделі того, як виник Всесвіт, на противагу історії Всесвіту з «підручників», група астрономів припускає, що обидві ці космічні таємниці можна пояснити так званими «первинними чорними дірами» («primordial black holes»).
Ніко Каппеллуті (Nico Cappelluti) з університету Майамі, Гюнтер Гасінґер (Günther Hasinger), науковий директор Європейського космічного агентства (ЄКА) і Пріямвада Натараджан (Priyamvada Natarajan) з Єльського університету припускають, що чорні діри існували з самого початку Всесвіту. І що ці первісні чорні діри можуть бути темною матерією, природа якої поки що нез’ясована. Результати нового дослідження взяв до публікації The Astrophysical Journal.
«Чорні діри різних розмірів досі є загадкою. Ми не розуміємо, як надмасивні чорні діри могли вирости до таких значень маси за відносно короткий час від початку існування Всесвіту», — пояснив Гюнтер Гасінґер. На іншому кінці шкали також можуть бути дуже маленькі чорні діри. Якщо вони існують, то вони занадто малі, щоб утворитися із зір, що закінчують свій життєвий шлях.
Якби більшість чорних дір утворилися відразу після Великого Вибуху, вони могли б почати зливатися в ранньому Всесвіті, утворюючи все більш масивні чорні діри з часом. Згідно з цією моделлю, Всесвіт був би заповнений чорними дірами. Навколо цих згустків «темної матерії» почнуть формуватися зорі, створюючи планетні системи та галактики протягом мільярдів років. Якби перші зорі справді сформувалися навколо первісних чорних дір, вони б існували у Всесвіті раніше, ніж передбачає «стандартна» модель. Тоді первинні чорні діри могли б бути насінням, з якого утворюються всі чорні діри, зокрема й та, що міститься в центрі нашої галактики Молочний Шлях. Майбутні місії ЄКА Webb (телескоп Вебба), Euclid (Евклід) і LISA можуть пролити світло на таємницю.
На схемі показано дві моделі еволюції Всесвіту — «стандартна» (вгорі) та модель, де є первинні чорні діри. Фото з сайту www.esa.int.
«Наше дослідження показує, що без введення нових частинок чи нової фізики ми можемо розгадати таємниці сучасної космології від природи темної матерії до походження надмасивних чорних дір», — сказав Ніко Каппеллуті.
Якби більшість чорних дір утворилися відразу після Великого Вибуху, вони могли б зливатися в ранньому Всесвіті, утворюючи з часом все більш масивні чорні діри. Якщо первинні чорні діри існують, то майбутня обсерваторія ЄКА для реєстрації гравітаційних хвиль, LISA, може зафіксувати сигнали цих злиттів. Маленькі чорні діри можуть бути просто первинними чорними дірами, які ще не злилися в більші.
Згідно з цією моделлю, Всесвіт мав бути заповненим чорними дірами. Зорі формуються навколо цих згустків «темної матерії», утворюючи планетні системи та галактики протягом мільярдів років. Якби перші зорі справді сформувалися навколо первинних чорних дір, вони б існували у Всесвіті раніше, ніж це передбачає «стандартна» модель.
«Первинні чорні діри, якщо вони існують, цілком можуть бути насінням, з якого утворюються всі чорні діри, зокрема й та, що міститься в центрі Молочного Шляху», — говорить Пріямвада Натараджан.
Місія ЄКА «Евклід» (Euclid), яка досліджуватиме темний Всесвіт більш докладно, ніж будь-коли раніше, може зіграти роль у пошуках і виявленні первинних чорних дір як кандидатів на темну матерію.
Космічний телескоп Джеймса Вебба (Webb) в уявленні художника. Він стане найбільшим і найпотужнішим телескопом, який коли-небудь запускали в космос. Завдяки набору найсучасніших інструментів Webb по-новому розширить кордони наших знань про Сонячну систему, про те, як утворюються зорі та планети, а також про формування і еволюцію галактик. Webb — міжнародна програма, яку очолює NASA разом із партнерами — Європейським космічним агентством (European Space Agency, ESA) та Канадським космічним агентством (Canadian Space Agency, CSA). Фото з сайту www.esa.int.
Майбутній космічний телескоп Джеймса Вебба, своєрідна машина часу, що «зануриться» у минуле Всесвіту на понад 13 мільярдів років, ще більше проллє світло на цю таємницю.
«Якщо перші зорі та галактики вже утворилися в так званих «темних століттях», Webb зможе виявити докази їхнього існування», — підкреслив Гюнтер Гасінґер.
За інф. з сайту www.esa.int
