Что такое темная материя? Как на самом деле появляются сверхмассивные черные дыры? На этот старый вопрос, возможно, ответят первичные черные дыры. Космологи из Лейдена и Китая определили новый способ, посредством которого могли бы рождаться эти гипотетические объекты сразу после Большого Взрыва. Их работа была опубликована в Physical Review Letters.
В стремлении понять Вселенную ученые сталкиваются с большими загадками. Например, звезды движутся в галактиках так, будто в них в пять раз больше массы, чем видим мы. Что включает в себя эта темная материя? Есть и другая загадка: галактики питают огромные черные дыры в своих ядрах, весом в миллионы солнечных масс. В молодых галактиках коллапсирующим звездам не хватило бы времени, чтобы разрастись так сильно. Как образовались эти сверхмассивные черные дыры, в таком случае?
Первичные черные дыры: долгожданный ответ?
Космологи предложили гипотетическое решение, которое могло бы разрешить одну из двух загадок. Первичные черные дыры, появившиеся вскоре после Большого Взрыва, обладают способностью либо оставаться крошечными, либо быстро набирать массу. В первом случае они подходят на роль темной материи. Во втором случае, они могут стать семенами для сверхмассивных черных дыр. Космолог Дон-Ган Вон из Университета Лейдена и его китайские коллеги Йи-Фу Каи, Цзи Тон и Шэн-Фен Ян из Китайского университета расписали новый способ, посредством которого во времена Большого Взрыва могли бы появиться первичные черные дыры.
После Большого Взрыва Вселенная содержала небольшие возмущения плотности, вызванные случайными квантовыми флуктуациями. Они достаточно большие, чтобы сформировать звезды и галактики, но слишком малы, чтобы самостоятельно стать первичными черными дырами. Вон и его коллеги определили новый резонансный эффект, который делает первичные черные дыры возможными, выборочно усиливая определенные возмущения. Это приводит к прогнозу того, что все первичные черные дыры должны иметь примерно одну и ту же массу. Узкие пики на рисунке показывают диапазон возможных масс в результате резонанса.
«Другие расчеты иначе усиливают возмущения, но сталкиваются с проблемами», говорит Вон. «Мы используем резонанс во время инфляции, когда Вселенная росла экспоненциально сразу после Большого Взрыва. Наши вычисления достаточно просты, чтобы с ними можно было работать. В реальности механизм может быть сложнее, но это хотя бы начало».
Думаете, мы когда-нибудь узнаем ответ? Расскажите в нашем чате в Телеграме.