Темные дела на изначальных черных дырах

Вселенная — захватывающая, завораживающая тайна, головоломка, которую нельзя просто игнорировать, потому что она поет свою песню о сирене с привидениями тем, кто пытается понять ее эксцентричность. Черные дыры являются одним из самых странных обитателей нашей странной космической страны чудес, с такими мощными силами гравитации, что абсолютно ничего, ничего, ничего вообще — даже свет — может избежать яростных, смертельных когтей этих сильных гравитационных зверей. Считается, что наша Вселенная родилась в дикой инфляции Большого взрыва почти 14 миллиардов лет назад, когда она начинала с невероятно плотного пятна, меньшего, чем протон, до экспоненциального расширения — взрыва, чтобы достичь макроскопического размера за наименьшую долю секунды. Оригинальные черные дыры являются гипотетическими объектами, которые могли возникнуть в результате чрезвычайной плотности материи, существовавшей во время древнего расширения Вселенной. В мае 2016 года астрономы предложили загадочное вещество, известное как Темная материя— который состоит из большей части вещества, содержащегося во Вселенной — он может быть сделан из первичные черные дыры которая возникла в первую секунду существования нашей Вселенной.

Наша Вселенная состоит из около 68% темная энергия, 27% Темная материя, и 5% от так называемого "обычного" атома (Barionowy) независимо от того, что это наш известный мир. Темная энергия это львиная доля Космоса, и это неизвестная субстанция — вероятно, свойство самого Пространства — которая заставляет нашу Вселенную ускоряться в своем неумолимом расширении. Темная материя Обычно считается, что он состоит из экзотических неатомных частиц, которые не взаимодействуют со светом или какой-либо другой формой электромагнитного излучения — и поэтому он прозрачен и невидим. Однако ученые сильно подозревают, что это действительно так там, потому что это влияет на объекты, которые может наблюдать — как звезды и галактики — силой гравитации. Так называемая «обычная» атомная материя, которая действительно очень необычна, является неотъемлемой частью космического мусора, но «хорошие вещи приходят в маленьких упаковках». Атомная материя — это вопрос планет, лун, деревьев и людей — это вещи, которые вернули нашу известную вселенную и представляют все элементы, упомянутые в другом Периодическая таблица. В результате Большого взрыва родились только водород, гелий и бериллий (Большой Нуклеосинтез)все остальные атомные элементы были приготовлены звездами (звездный нуклеосинтез)как часть процесса ядерный синтез. Мы здесь, потому что звезды здесь. Мы звездная пыль.

Даже если Темная материя считается, что он состоит из экзотических неатомных молекул, новое исследование представляет интересную альтернативу в виде первичные черные дыры. Доктор Александр Kashlinsky НАСА Центр космических полетов Годдарда в Гринбелте, штат Мэриленд, предлагает, чтобы эта интерпретация хорошо соответствовала нашим научным знаниям об инфракрасном излучении и рентгеновском излучении на заднем плане, что может объяснить удивительно высокие массы объединенных черных дыр, обнаруженных в 2015 году.

«Это исследование является попыткой собрать широкий набор идей и наблюдений, чтобы увидеть, насколько хорошо они подходят, и соответствие на удивление хорошее. Если это правда, то все галактики, включая нашу, встраиваются в огромную сферу черных дыр после примерно 30 массы Солнца ", — пояснил д-р Кашлинский 24 мая 2016 года Пресс-релиз НАСА.

Согласно модели Большого взрыва, температура и давление исходной Вселенной были настолько высокими вскоре после ее рождения, что простые колебания плотности вещества могли вызвать локальные области, которые были достаточно плотными, чтобы создать черные дыры. Хотя другие области высокой плотности будут быстро рассеяны в результате расширения Вселенной, достаточно большая первозданная черная дыра может быть достаточно устойчивой, чтобы выжить до настоящего времени.

В 1974 году доктор Стивен Хокинг из Кембриджского университета в Соединенном Королевстве предложил, чтобы одним из способов обнаружить оригинальные черные дыры было бы Хокинг радиация. Излучение Хокинга это излучение через черную дыру виртуальная частица пары в мощном гравитационном поле, окружающем черную дыру. если виртуальная частица Пара выживает достаточно долго, чтобы иметь возможность выходить наружу, пока ее партнер втягивается в черную дыру, кажется, что черная дыра испускает излучение. PER виртуальная частица это кратковременное колебание, которое проявляет многие черты обычной частицы, но является кратковременным — фактически это вообще не частица.

Доктор Хокинг предположил, что в нашем гало Млечного Пути может существовать большая группа маленьких первичных черных дыр. Все черные дыры теоретически транслируются Излучение Хокинга со скоростью, обратно пропорциональной их массе. Поскольку этот выброс еще больше уменьшит их массу, черные дыры с очень малой массой будут быстро испаряться. Это неконтролируемое испарение может привести к огромному взрыву радиации в конце, и это будет эквивалент водородной бомбы, которая даст миллионы мегатонн мощной взрывной мощности.

Обычная садовая шкала черной массы, состоящая примерно из 3 солнечных масс, не способна потерять всю свою массу в нынешний век Вселенной — для этого потребуется почти невообразимая сила от 10 до 69 лет. Подвиг. Однако, поскольку оригинальные черные дыры не рождаются в результате изгиба ядра звезды, они могут быть любого размера. Действительно, если маленькие черные дыры малой массы образовались в достаточном количестве во время рождения Большого взрыва нашей вселенной, астрономы должны быть в состоянии обнаружить те, которые находятся относительно близко к нашей собственной Галактике, которая находится в процессе взрыва сегодня. НАСА Космический телескоп FermiЗапущенный в 2008 году, он частично построен для охоты на дымящиеся примитивные черные дыры. Тем не менее, если это все еще теоретический Излучение Хокинга это действительно не существует, такие древние черные дыры могут быть невозможно обнаружить в космосе. Это связано с их небольшими размерами и невозможностью оказывать достаточно сильное гравитационное воздействие на объекты, которые можно наблюдать. Другим способом идентификации исходных черных дыр было бы наблюдать морщины на поверхности звезды — если бы черная дыра проходила через звезду, ее плотность вызывала вибрации, которые можно было бы наблюдать.

Поскольку исходная черная дыра не обязательно должна быть маленькой — они могут быть любого размера — они также могут частично отвечать за последующее образование галактик.

Темные дела в первозданном космосе

Более 100 миллиардов галактик населяют нашу наблюдаемую вселенную. Наблюдаемая вселенная такая относительно маленький регион всего невообразимо обширный, и ненаблюдаемы Пространство, которое астрономы могут видеть. Большая часть Вселенной находится далеко за пределами нашей видимости, потому что свет, излучаемый светящимися объектами в этих невероятно отдаленных регионах, не имел достаточно времени, чтобы путешествовать к нам, так как наша Вселенная родилась в Большом Взрыве. Это связано с расширением космоса.

До того, как загорелись первые звезды, пролив свет на то, что раньше было последствиями бестелесной тьмы, наша Вселенная была пустынна. В нашем первозданном космосе непрозрачные облака, состоящие в основном из чистого водорода, накапливающегося вдоль тяжелых массивных волокон того, что мы называем Космическая сетькоторый состоит из таинственного, неопознанного Темная материя невидимый Космическая сеть переплетается с ним в Пространстве и Времени — и если бы это было видно, это было бы похоже на гигантскую паутину гигантского паука.

В оригинальной вселенной плотные регионы Космическая сетьсоставленный из ужасного, невидимого темного материала, гравитационно пойманного в путешествующих облаках древнего, первозданного водорода. потому что Темная материя он может взаимодействовать с электромагнитным излучением посредством силы тяжести, изгибов, изгибов и искажений бегущего света (гравитационное линзирование). зольРавитационное линзирование это дар природы для наблюдателей, которые могут использовать его для наблюдения за небесными объектами, которые невозможно увидеть иначе. Пророчество Альберта Эйнштейна Теория общей теории относительности (1915) гравитационная линза искажение бегущего света имеет эффекты, подобные линзам, и вызывает очень странные вещи. Например, это искаженное пространство-время может создавать несколько изображений одного объекта, такого как галактика, или увеличивать объект, например, удаленную звезду, позволяя наблюдать.

Странные призрачные сгустки таинственного Темная материя он цеплялся за древние, безупречные газы, бесцельно парил к невидимой гравитационной хватке. Эти древние облака стали колыбелью для первого поколения детей, которые должны были ослепить вселенную своим ослепительным светом.

Невероятный и невидимый, странный и странный, таинственный Темная материя он поднялся в древних облаках газа. Очень массивный и огромный Темная материя нити растягивались для этой атомной добычи, пока безумные газовые облака не собрались вместе, чтобы сформировать капли, которые упали в причудливые сердца этих ужасных, жутких и прозрачных ореолов, состоящих из Темная материя Облака наконец вытянулись вдоль волокон копья Космическая сетьследуя за ним, как блестящие капли росы, блестящие на паутине скрытого паука.

Медленно кружатся древние газовые облака вместе с невидимыми Темная материяони бродили вместе в древнем космосе — они, наконец, смешались вместе таким образом, что в конечном итоге они образовали бы известные и отличные структуры, которые можно увидеть сегодня.

Темные дела на изначальных черных дырах

В 2005 году доктор Кашлинский возглавил команду астрономов с использованием инфракрасного НАСА Космический телескоп Spitzer (SST), найдите инфракрасное свечение в одной части неба. Исследователи сообщают о чрезмерном переплетении яркости и пришли к выводу, что это, вероятно, было результатом скопления первых объектов, которые осветили Космос более 13 миллиардов лет назад. Дополнительные наблюдения подтвердили это космический инфракрасный фон (CIB) Излучение обнаружило столь же удивительную структуру в других областях неба.

Другое исследование включало сравнение метода космический рентгеновский (CXB) фон, обнаружен НАСА Чандра, рентгеновская обсерватория, по сравнению с CIB в той же области неба. Первые звезды, которые освещают Вселенную, излучают свет в основном в диапазоне оптических и ультрафиолетовых волн, которые сегодня были растянуты инфракрасным излучением в результате расширения Вселенной — и поэтому не должны вносить значительный вклад в CXB.

Однако нерегулярное свечение низкоэнергетических рентгеновских лучей в CXB это совпало с правильностью CIB на удивление хорошо. Фактически, единственный объект, который ученые знают об этом, может быть достаточно ясным в этом широком диапазоне энергий, это черная дыра. Команда астрономов подвела итоги первичные черные дыры среди первых звезд должна была быть очень большая популяция, создавая, по крайней мере, примерно один из пяти источников, способствующих CIB.

идентичность Темная материя остается одним из величайших секретов, которые может предложить наша Вселенная. Хотя астрофизики сейчас предпочитают теоретические модели, которые указывают, что Темная материя он состоит из экзотических массивных частиц, до сих пор поиск не выявил каких-либо доказательств существования этих гипотетических частиц на самом деле существуют. НАСА находится в процессе изучения этой тайны как части своей собственной Альфа-магнитный спектрометр и Космический телескоп Ферми.

«Эти исследования дают все более чувствительные результаты, медленно сокращая диапазон параметров Темная материя молекулы могут скрываться. Отсутствие их открытия вызвало новый интерес к изучению того, как хорошо оригинальные черные дыры — черные дыры, образованные в первой доле секунды во Вселенной — могут действовать так, как если бы Темная материя Доктор Кашлинский заметил 24 мая 2016 года Пресс-релиз НАСА.

Есть несколько способов, которыми горячая, быстро расширяющаяся древняя вселенная могла произвести первичные черные дыры в первую тысячную секунды после Большого взрыва. Чем старше Вселенная, тем больше возникает этих механизмов, тем больше может быть черная дыра. Более того, поскольку время их образования длится невероятно короткую долю первой секунды, физики ожидают, что оригинальные черные дыры будут демонстрировать очень узкий диапазон масс.

14 сентября 2016 г. гравитационные волны— в материале пространства-времени — они воспринимались как произведенные дуэтом черных дыр в процессе слияния. Танцующая пара черных дыр, которые находятся на расстоянии 1,3 миллиарда световых лет от Земли, была обнаружена Лазерный интерферометр Гравитационно-волновая обсерватория (LIGO) устройства в Хэнфорде, штат Вашингтон и Ливингстоне, штат Луизиана. Это событие было первым обнаружением гравитационные волны— а также первое прямое обнаружение черных дыр в истории. Сигнал дал LIGO ученый хранит ценную информацию о массах двух отдельных черных дыр, которые в 29 и 36 раз превышают массу нашего Солнца — плюс или минус примерно четыре солнечные массы. Эти значения были удивительно большими и неожиданно похожими.

«В зависимости от механизма в действии, первичные черные дыры могут иметь свойства, очень похожие на то, что они делают LIGO обнаружено. Если предположить, что это так, то LIGO поймав комбинацию черных дыр, образовавшихся в ранней вселенной, мы можем взглянуть на последствия, которые это имеет для нашего понимания того, как в конечном итоге эволюционировал космос, — объясняет доктор Кашлинский 24 мая 2016 года. Пресс-релиз НАСА.

В докладе доктора Кашлинки, опубликованном в номере от 24 мая 2016 года Астрофизические Журнальные Письмаобсуждает, что могло произойти, если Темная материя он действительно состоит из популяции первичных черных дыр, похожих на те, которые были обнаружены LIGO. Древние черные дыры нарушают распределение массы в древней вселенной, вызывая небольшие колебания, которые имеют последствия сотни миллионов лет спустя, в то время, когда появились первые звезды.

В течение первых 500 миллионов лет существования Вселенной «обычная» атомная материя была слишком горячей, чтобы соединиться со звездами первого поколения. Тем не менее, Темная материя эта чрезвычайно высокая температура не оказала на нее никакого влияния, потому что — независимо от этого загадочного вещества — она ​​взаимодействует главным образом посредством силы тяжести. Сбор и связь в результате взаимного гравитационного притяжения Темная материя Ингредиенты сначала вкручиваются из пучков, которые упоминаются минигало. минигало он предоставил гравитационное семя, из которого могла накапливаться «обычная» материя. Горячий газ рухнул в направлении минигало, в результате чего пузырьки газа становятся достаточно плотными для коллапса, в результате чего образуются первые звезды. Доктор Кашлинский демонстрирует, что если черные дыры действительно являются причиной загадок Темная материяэтот процесс будет идти намного быстрее и проще, и, следовательно, приведет к CIB которые были раскрыты SST данные — даже если только малая часть минигало он успешно создал новые и огненные звезды.

Когда древний газ упал на землю минигалоих составляющая популяция оригинальных черных дыр естественным образом захватит некоторые из них. Вещество, вращающееся к черной дыре, становится все горячее и горячее и, наконец, испускает рентгеновские лучи. Общий инфракрасный свет, удаляющийся от первых звезд, и рентгеновское излучение, испускаемое газом, падающим в Темная материя первичные черные дыры, могут объяснить наблюдаемое согласие между неоднородностью CIB и CXB.

Иногда некоторые популяции первичных черных дыр перемещаются достаточно близко, чтобы их гравитационно пересекали в двойные системы. Черные дыры в каждом из этих двоичных файлов в конечном итоге будут испускать гравитационное излучение, терять орбитальную энергию и спираль внутрь. Это в конечном итоге приведет к слияниям, которые создадут еще большую черную дыру — как событие LIGO заметил.

Доктор Кашлинский руководит исследовательской группой в Годдард это участие в Евклид Европейского космического агентства миссия, которая должна начаться в 2020 году. Проект с дубляжом Librae, поможет населению наблюдения источников зондов, населяющих земли CIB с большой точностью и определите, какой процент был произведен оригинальными черными дырами.

«Будущее LIGO Прогнозы наблюдений расскажут нам гораздо больше о населении черных дыр во Вселенной, и вскоре мы выясним, будет ли представленный мной сценарий поддерживаться или исключаться », — сказал д-р Кашлинский в прессе.

Похожие статьи

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *