Universul timpuriu conținea mult mai puține miniaturi găuri negre decât se credea anterior, făcând originile materiei dispărute din cosmosul nostru un mister și mai mare, a sugerat un nou studiu.
Găurile negre miniaturale sau primordiale (PBH) sunt găuri negre despre care se crede că s-au format în primele fracțiuni de secundă după Big Bang. Potrivit teoriilor de vârf, aceste singularități de mărimea unui ban au apărut din regiuni care se prăbușeau rapid de gaz gros și fierbinte.
Pungile de spațiu-timp infinit de dens sunt cât de mulți fizicieni explică materia întunecată a universului, o entitate misterioasă care, în ciuda faptului că este complet invizibilă, face universul mult mai greu decât poate fi explicat prin materia pe care o vedem.
Dar, deși ipoteza este populară, are o mare problemă: încă nu observăm în mod direct nicio găuri negre primordiale. Acum, un nou studiu a oferit o posibilă explicație a motivului pentru care nu s-au format, aruncând problema materiei întunecate a cosmologiei deschise la speculații mai ample.
Potrivit cercetării, universul modern ar fi putut lua formă cu mult mai puține găuri negre primordiale decât estimau modelele anterioare. Cercetătorii și-au publicat concluziile pe 29 mai în jurnal Scrisori de revizuire fizică.
„Mulți cercetători simt că [primordial black holes] sunt un candidat puternic pentru materia întunecată, dar ar trebui să existe o mulțime de ele pentru a satisface această teorie”, autorul principal. Jason Kristianostudent absolvent în fizică teoretică la Universitatea din Tokyo, a spus într-o declarație. „Sunt interesante și din alte motive, deoarece de la recenta inovație a astronomiei undelor gravitaționale, au existat descoperiri de fuziuni ale găurilor negre binare, care pot fi explicate dacă PBH-urile există în număr mare. Dar în ciuda acestor motive puternice pentru abundența lor așteptată, nu am văzut niciunul în mod direct, iar acum avem un model care ar trebui să explice de ce este cazul.”
O gaură în imagine
Universul a început acum 13,8 miliarde de ani cu Big bangceea ce face ca tânărul cosmos să explodeze în exterior datorită unei forțe invizibile cunoscută sub numele de energie întunecată.
Pe măsură ce universul a crescut, materia obișnuită, care interacționează cu lumina, s-a înghețat în jurul unor pâlcuri invizibile. materie întunecată pentru a crea primele galaxii, conectate între ele printr-o vastă rețea cosmică. În zilele noastre, cosmologii cred că materia obișnuită, materia întunecată și energia întunecată reprezintă aproximativ 5%, 25% și, respectiv, 70% din compoziția universului.
Inițial, universul era opac, un bulion de plasmă pe care nicio lumină nu o putea traversa fără a fi prinsă de câmpurile electromagnetice produse de sarcinile în mișcare. Cu toate acestea, după 380.000 de ani de răcire și expansiune, plasma s-a recombinat în cele din urmă în materie neutră, eliberând statică de microunde care a devenit prima lumină a universului, fundalul cosmic cu microunde (CMB).
Cosmologii au căutat aceste găuri negre timpurii studiind acest lucru mai întâi imagine de bebeluș a universului. Cu toate acestea, până acum, nu a fost găsit niciunul.
Unii fizicieni cred că există posibilitatea ca ei să nu fi descoperit numărul mare de găuri negre primordiale necesare pentru a explica materia întunecată pur și simplu pentru că nu au învățat încă cum să le detecteze.
Dar prin aplicarea unui model construit pe o formă avansată de mecanica cuantică numită teoria cuantică a câmpului problemei, cercetătorii din spatele noului studiu au ajuns la o concluzie diferită – nu putem găsi găuri negre primordiale, deoarece majoritatea pur și simplu nu sunt acolo.
Se crede că găurile negre primordiale au apărut în urma prăbușirii undelor gravitaționale scurte, dar puternice, care se ondulau în univers. Aplicând modelul lor acestor valuri, cercetătorii au descoperit că ar putea fi nevoie de mult mai puține valuri pentru a se combina decât estimează alte teorii pentru a modela structuri mai mari în univers. Și cu cât sunt mai puține valuri necesare pentru a recrea imaginea, cu atât mai puține găuri negre primordiale.
„Se crede pe scară largă că prăbușirea lungimilor de undă scurte, dar puternice, în universul timpuriu este ceea ce creează găurile negre primordiale”, a spus Kristiano. „Studiul nostru sugerează că ar trebui să existe mult mai puține PBH decât ar fi necesare dacă acestea sunt într-adevăr un candidat puternic pentru materia întunecată sau evenimentele unde gravitaționale”.
Pentru a-și confirma teoria, cercetătorii se vor uita la viitorii detectoare de unde gravitaționale hipersensibile, cum ar fi Proiect de antenă spațială cu interferometru laser (LISA).care urmează să fie trimis în spațiu cu o rachetă Ariane 3 în 2035.