The Big bang Este posibil să nu fi fost începutul universului, conform unei teorii a cosmologiei care sugerează că universul poate „sări” între fazele de contracție și expansiune. Dacă această teorie este adevărată, atunci ar putea avea implicații profunde despre natura cosmosului, inclusiv două dintre cele mai misterioase componente ale sale: găurile negre și materia întunecată.
Având în vedere acest lucru, un studiu recent sugerează că materia întunecată ar putea fi compusă din gauri negre format în timpul unei tranziții de la ultima contracție a universului la faza actuală de expansiune, care a avut loc înainte de Big Bang. Dacă această ipoteză este valabilă, undele gravitaționale generate în timpul procesului de formare a găurii negre ar putea fi detectabile de viitoarele observatoare ale undelor gravitaționale, oferind o modalitate de a confirma acest scenariu de generare a materiei întunecate.
Observațiile mișcărilor stelelor din galaxii și ale fundalului cosmic cu microunde – o strălucire a Big Bang – indică faptul că aproximativ 80% din toată materia din univers este materie întunecatăo substanță care nu reflectă, absoarbe și nu emite lumină. În ciuda abundenței sale, oamenii de știință nu au identificat încă din ce este făcută materia întunecată.
În noul studiu, cercetătorii au explorat un scenariu în care materia întunecată este formată din găuri negre primordiale formate din fluctuațiile de densitate care au avut loc în timpul ultimei faze de contracție a universului, nu cu mult înainte de perioada de expansiune pe care o observăm acum. Ei și-au publicat concluziile în iunie în Jurnal de Cosmologie și Fizica Astroparticulelor.
Cosmosul care sărită
Viziunea cosmologică tradițională a universului sugerează că acesta a pornit de la o singularitate, urmată de o scurtă perioadă de expansiune extrem de rapidă, numită inflație. Cu toate acestea, autorii din spatele noului studiu au analizat o teorie mai exotică, cunoscută sub denumirea de cosmologie a materiei non-singulare, care susține că universul a suferit mai întâi o fază de contracție. Această fază s-a încheiat cu o revenire din cauza creșterii densității materiei, ducând la Big Bang și la expansiunea accelerată pe care o observăm astăzi.
Înrudit: Universul ar putea înceta să se extindă „remarcabil de curând”, sugerează studiul
În această cosmologie care sărită, universul sa contractat la o dimensiune cu aproximativ 50 de ordine de mărime mai mică decât este astăzi. După revenire, s-au născut fotoni și alte particule, marcând Big Bang-ul. Aproape de revenire, densitatea materiei era atât de mare încât mici găuri negre s-au format din fluctuațiile cuantice ale densității materiei, făcându-le candidați viabile pentru materia întunecată.
“Mic găuri negre primordiale pot fi produse în fazele foarte timpurii ale universului și, dacă nu sunt prea mici, degradarea lor din cauza radiației Hawking [a hypothetical phenomenon of black holes emitting particles due to quantum effects] nu vor fi suficient de eficienți pentru a scăpa de ei, așa că ar mai fi prin preajmă acum.” Patrick Peterdirector de cercetare la Centrul Național Francez pentru Cercetare Științifică (CNRS), care nu a fost implicat în studiu, a declarat într-un e-mail pentru Live Science. „Cântărind mai mult sau mai puțin masa unui asteroidele ar putea contribui la materia întunecată sau chiar ar putea rezolva această problemă cu totul.”
Calculele oamenilor de știință arată că proprietățile acestui mod de univers, cum ar fi curbura spațiului și fundalul cu microunde, se potrivesc cu observațiile curente, susținând ipoteza acestora.
Pentru a-și testa în continuare predicțiile, cercetătorii speră să folosească observatoarele de unde gravitaționale de generație următoare. Oamenii de știință au calculat proprietățile unde gravitaționale produse în timpul formării găurilor negre în modelul lor și au descoperit că ar putea fi detectate de viitoarele observatoare gravitaționale, cum ar fi Antena spațială cu interferometru laser (LISA) și Telescopul Einstein. Aceste detectări ar putea confirma dacă găurile negre primordiale sunt într-adevăr materie întunecată; cu toate acestea, ar putea dura mai mult de un deceniu până când oricare dintre unități va vedea prima lumină.
„Această lucrare este importantă în sensul că oferă o modalitate naturală de a forma găuri negre mici, dar încă prezente, formând materie întunecată într-un cadru care nu este cel obișnuit bazat pe inflație”, a spus Peter. „Alte lucrări investighează în prezent comportamentul unor astfel de găuri negre minuscule în jurul stelelor, ceea ce poate duce la o modalitate de a le detecta în viitor”.