Nový pohľad na povahu tmavej hmoty

Podstata tmavej hmoty, ktorá podľa súčasných poznatkov tvorí až 80% vesmíru, zostáva stále zahalená v tajomstvách. 

Nedostatok experimentálnych dôkazov, ktoré by nám umožnili stotožniť ju s nejakou elementárnou časticou predpovedanou teoretikmi, podobne ako tomu bolo v nedávnom objave gravitačných vĺn, na základe zlučovania dvoch čiernych dier (s hmotnosťou 30-krát väčšou ako je hmotnosť Slnka), vedie niektorých k skúmaniu nečasticových hypotéz existencie tmavej hmoty. To znovu podnietilo záujem o možnosť, že tmavá hmota by mohla mať formu prvotných čiernych dier s hmotnosťou medzi 10 až 1000-násobkom hmotnosti Slnka.

Primordiálne čierne diery, ktoré sa sformovali vo veľkých flukuáciách hustoty hmoty počas prvých momentov vzniku vesmíru, sú v princípe veľmi zaujímavé – v protiklade k tým čiernym dieram, ktoré vznikli po smrti hviezd, a ktorých množstvo a hmota je limitovaná modelmi vzniku a vývoja hviezd, primordiálne čierne diery možu existovať so širokým intervalom hmotností. Môžeme ich nájsť v galaktických halo a niekedy môžu mať hmotnosť väčšiu ako 30-násobok hmotnosti Slnka a produkovať tak gravitačné vlny, ktoré môžu byť zachytené detektorom LIGO.

Efekt gravitačnej mikrošošovky spôsobuje, že svetlo zo vzdialených kvazarov je ohýbané čiernymi dierami v galaktickom hale. Tento efekt je tým väčší, čím je väčšia hmotnosť čiernej diery. A tým sa zvyšuje aj pravdepodobnosť ich detekcie. Takže hoci čierne diery nemôžu byť samy o sebe detekované, o ich existencii vieme na základe pozorovania zvyšovania jasu pozorovaných kvazarov.

Na základe tohto predpokladu skupina vedcov použila tento efekt na kvazary, aby tak odhadla počet prvotných čiernych dier so strednou hmotnosťou. Výskumy ukazujú, že bežné hviezdy akou je Slnko taktiež spôsobujú efekt gravitačnej šošovky, čo vylučuje možnosť existencie veľkého množstva čiernych dier strednej hmotnosti.

Na základe počítačových simulácií, porovnali vedci rast jasnosti vo viditeľnom a rontgenovom žiarení 24 vzdialených kvazarov predpovedanými na základe efektu gravitačnej šošovky. Zistili, že intenzita tohto efektu je relatívne nižšia ako sa očakávalo na základe skúmania objektov s hmotnosťami medzi 0,05 a 0,45-násobkom hmotnosti Slnka a výrazne pod úroveň strednej hmotnosti čiernych dier. Navyše odhadovali, že tieto mikrošošovky tvoria približne 20% celkovej galaktickej hmotnosti ekvivalentne k hmotnosti, ktorá by sa našla vo hviezdach. A tak ich výsledky ukazujú, že s veľkou pravdepodobnosťou sú to bežné hviezdy a nie primordiálne čierne diery strednej hmotnosti, ktoré sú zodpovedné za pozorované mikrošošovkovanie.

Táto štúdia naznačuje, že nie je pravdepodobné, že čierne diery s hmotnosťou medzi 10 až 100-násobkom hmotnosti Slnka tvoria prevažnú väčšinu tmavej hmoty. Z tohto dôvodu čierne diery, ktoré detekoval LIGO pravdepodobne vznikli zánikom hviezd, a teda neboli primordiálnymi čiernymi dierami.

Zdroj: phys.org