Bilim adamları, süper kütleli kara deliklerin karanlık maddeden oluşabileceğini öne sürüyorlar

İçindekiler:

Bilim adamları, süper kütleli kara deliklerin karanlık maddeden oluşabileceğini öne sürüyorlar
Bilim adamları, süper kütleli kara deliklerin karanlık maddeden oluşabileceğini öne sürüyorlar
Anonim

Galaksilerin kökeni teorilerinde bilim adamlarının uzun süredir çözmeye çalıştığı iyi bilinen iki problem var. Yeni araştırmalar, her ikisine de bir yaklaşım bulmaya yardımcı oluyor: Bilim adamları, süper kütleli kara deliklerin doğrudan karanlık maddeden oluşabileceğini öne sürdüler. Fizikçiler bu teoriyi Forskning için yorumluyor.

Bu, yeni araştırmaya göre, kara deliklerin evren tarihinde bu kadar erken nasıl oluştuğunu açıklayabilir.

Çoğu galaksinin merkezinde bir kara delik var gibi görünüyor.

Bu canavarların kütlesi, sıradan bir yıldızın kütlesinden yüzbinlerce ve bazen milyarlarca kat daha fazladır. Çok yaklaşan gaz ve yıldızları tüketirler.

Büyük bir yıldız öldüğünde ve kendi içine çöktüğünde kara delikler oluşabilir. Ancak bilim adamları, evrenin tarihinin başlangıcında süper kütleli devlerin nereden geldiğinden emin değiller.

Arjantin Ulusal La Plata Üniversitesi'nden Carlos R. Argüelles, üç bilimsel meslektaşı ile birlikte, aşağıdaki varsayımı dikkatle değerlendirdi: Süper kütleli kara delikler doğrudan karanlık maddeden oluşabilir mi?

Karanlık madde

Karanlık madde, evrende hakkında çok az şey bildiğimiz ve hacimlerini henüz hesaplayamadığımız bir tür maddedir. Muhtemelen, bu görünmez maddenin kütlesi, evrenin görünen maddesinin kütlesinin altı katıdır.

Karanlık maddenin, tespit edilmesi zor olan sıradan atomlar olduğu öne sürülmüştür. Kahverengi cüceler ve gazın yanı sıra. Ancak çoğu fizikçi, bunun henüz keşfedilmemiş özel bir parçacık türü olduğuna inanıyor.

Bilim adamları, karanlık maddenin, dağınık bir kabarcık veya hale gibi, galaksilerin etrafında yer aldığına ve ayrıca en dıştaki yıldızlardan çok daha uzağa uzandığına inanıyor.

Galakside yıldızları görüyoruz, ancak galaksinin çoğunu - yani karanlık maddeyi - görmüyoruz. Buna karanlık madde halesi diyoruz,”diyor Oslo Üniversitesi'nde karanlık madde üzerine çalışan profesör Torsten Bringmann, Forskning'e.

Karanlık madde, yıldızları mevcut konumlarında tutan ek yerçekimi yaratır. Ayrıca, örneğin bir karanlık madde halesi, Samanyolu'nun neden olması gerekenden daha hızlı döndüğünü açıklayabilir.

Yoğun çekirdek bulutları

Yeni bir teorik çalışma yayınlayan araştırmacılar, süper kütleli kara deliklerin evrenin başlangıcında doğrudan karanlık maddeden oluştuğunu öne sürüyorlar.

Bilim adamları, karanlık madde bulutlarının veya halelerinin bazen yoğun bir çekirdeğe sahip olduğunu bulmuşlardır. Ve bu çekirdek o kadar yoğun hale gelebilir ki, bir noktada madde süper kütleli bir kara delik durumuna çökebilir.

Bilim adamları, küçük, cüce gökadalarda bu kritik yoğunluğa ulaşılmamış olabileceğini düşünüyorlar. Onlarda, karanlık maddenin çekirdeği yalnızca bir kara deliğe benzeyebilir ve dış hale, bu tür galaksilerin gözlemlenen dönme eğrilerini açıklar.

Bu model, karanlık madde halelerinin yoğun çekirdeklere sahip olabileceğini gösteriyor. Carlos R. Argüelles bir basın açıklamasında, süper kütleli kara deliklerin nasıl oluştuğunu anlama çabalarımızda belirleyici bir rol oynamaları olasıdır”dedi.

erken ortaya çıktı

Bilim adamlarına göre, bu hipotez, süper kütleli kara deliklerin evrende nasıl bu kadar erken oluşabildiğini açıklayabilir.

Evren bir milyar yaşında olmadan çok önce bazı büyük kara delikler yaratıldı. 2017 yılında NASA, keşfedilen en eski kara deliği keşfettiğini bildirdi. Büyük Patlama'dan sadece 690 milyon yıl sonra, bu dev Güneş'ten 800 milyon kat daha büyüktü.

Büyük Norveççe Sözlüğe göre, bunların nelerden oluşmuş olabileceğine dair birkaç varsayım var. Örneğin, sıradan kara deliklerden, giderek daha fazla maddeyi çeken ve uzun süre büyüyen bir tür "tohum".

Başka bir hipotez, ölü yıldız kümelerinden gelen birkaç kara deliğin basitçe bir araya gelmesidir. Ayrıca, süper kütleli kara delikler, doğrudan evrenin başlangıcında çöken gaz bulutlarından oluşmuş olabilir.

"Ortaya çıkmalarına ilişkin bu yeni senaryo, yıldızların veya bazı "tohumların" ilk önce sıradan kara delikler biçiminde ortaya çıktığını varsaymaya gerek kalmadan, evrenin başlangıcında süper kütleli kara deliklerin nasıl ortaya çıktığına dair muhtemelen doğal bir açıklama sağlayabilir. gerçekçi olmayan bir hızla büyüdü.", diye açıklıyor Arguelles.

Daha önce varsayılmıştı

Oslo Üniversitesi'nden Thorsten Bringmann yeni çalışmayı inceledi.

Bilim adamları, karanlık maddenin süper kütleli kara deliklerin kaynağı olduğunu ilk kez önermedi, dedi.

Bringmann, "Bugüne kadar tüm analizlerin en gerçekçi analizini yaptığını iddia ediyor" diyor. "Bilim adamları, karanlık madde parçacıklarının dağılımını ve hareketlerini başlangıçta, yani haleler veya bu yapılar oluştuğunda tanımlar."

Sonuç olarak, ortasında büyük bir kara delik bulunan hale modelleri elde ettiler.

Forskning: Karanlık maddeden oluşan süper kütleli bir kara delik ile sıradan madde arasında bir fark var mı?

Thorsten Bringmann: Hayır. Bu, genel göreliliğin büyük bulgularından biridir. Bir kara delik sadece üç sayı ile tanımlanır. Kütle, dönüş hızı ve şarj.

Aslında, yük de özellikle önemli değil, çünkü kara delik negatif yüklü olduğu ortaya çıkarsa, hemen kendisine pozitif bir yük çekecektir.

"Yani aslında sadece iki sayı bir kara deliği tamamen tanımlar. Bütün bir kütüphaneyi içine atabilirsin ve tüm bilgiler kaybolacak ve sadece iki sayı kalacak."

steril nötrinolar

Bringmann, bilim adamlarının steril nötrinolar adı verilen oldukça yaygın bir karanlık madde adayı seçtiklerini açıklıyor.

Nötrinolar, sıradan madde ile pek etkileşime girmeyen, anlaşılması zor "hayalet parçacıklardır". Bilim adamları, nötrinoların steril nötrinolar olarak adlandırılan daha ağır "kardeşlere" sahip olabileceğini öne sürdüler. Bu varsayımsal parçacıklar yalnızca yerçekiminden etkilenir - artık herhangi bir doğal kuvvetten etkilenmezler.

Sınırın hemen altında

Bringmann, araştırmacıların, böyle bir parçacığın kütlesinin, gözlem yoluyla varlığının reddedildiği sınırın hemen altında olması gerektiğini öne sürdüler, diyor.

Kozmolojide standart model olarak adlandırılan ΛCDM (Lambda-CDM Modeli), evrenin evrimini karanlık enerji ve "soğuk" karanlık madde yardımıyla tanımlar. Birçok kişi bu modele katılıyor.

“Karanlık maddenin soğuk olması, sadece evrenin yapısının oluşumunun başlangıcında kayda değer bir hıza sahip olmadığı anlamına gelir. Sadece yerçekimi potansiyeli olduğunda hız alır ve yerçekimi onu hızlandırır”diyor Bringmann.

Bu, parçacıkların en başta ne kadar hızlı hareket edebileceği ve ne kadar kütleye sahip olabileceği konusunda bir sınır belirler.

Bringmann, "Çok hızlı hareket ederlerse, modellemede yapı oluşmaz, bu da daha büyük ölçekte gördüğümüzle tutarlı değildir" diyor.

Çalışmadaki parçacıklar, model içinde olabildiğince hızlı veya "sıcak".

Bringmann'a göre karanlık maddenin özelliklerini tamamen rastgele belirleseydik böyle bir sonuca pek varmazdık.

"Ama bu oldukça mümkün."

Birçok olası çözümden biri

Bringmann, galaksi oluşumu teorilerinde bilim adamlarının çözmeye çalıştığı iyi bilinen iki problem olduğunu hatırlatıyor.

Örneğin, galaksimizin merkezinde - ve genel olarak tüm galaksilerin merkezinde - büyük kara delikler olduğunu biliyoruz. Evrenin gelişiminin erken bir aşamasında, genel olarak galaksilerin nasıl oluştuğunu anlamaları gerekiyor.

Ancak bir sorun şu ki, hiç kimse bu kara deliklerin nereden geldiğini gerçekten bilmiyor. Bilim adamları galaksilerin oluşumunu modellediklerinde, çoğu zaman sadece "Tamam, en başından beri dev kara deliklerin var olduğunu varsayalım" derler.

Ve bundan sonra simülasyon başlatıldığında, güçlü teleskoplar sayesinde her şey gerçekte gözlemlediğimize çok benzer.

Bringmann'a göre ikinci sorun "doruk sorunu" olarak adlandırılıyor ve karanlık maddenin cüce gökadalardaki dağılımıyla ilgili. Burada, modelleme yaparken, tam olarak beklenenin olmadığı ortaya çıkıyor. Cüce galaksilerin merkezinde çok fazla karanlık madde üretilir.

Dikkat çekici bir şekilde, bu yeni çalışma, bu sorunların her ikisini de aynı tanımla ele alıyor. İnanılmaz derecede ilginç”diyor Bringmann.

Ancak bu sorunları çözmeye yardımcı olabilecek başka modeller de var. Muhtemelen, hangisinin en iyisi olduğu konusunda fikir birliği olmayacaktır.

Önerilen: