Проучването изключва първоначално групираните първични черни дупки като кандидати за тъмна материя

Първичните черни дупки (PBHs) са очарователни космически тела, които са широко изследвани от астрофизици по целия свят. Както подсказва името им, това са черни дупки, за които се смята, че са се появили в ранните дни на Вселената, по-малко от секунда след Големия взрив.

Физическата теория предполага, че в рамките на част от секундата преди формирането на Вселената, пространството не е било напълно хомогенно, поради което по-плътните и по-горещи региони биха могли да се сринат в черни дупки. В зависимост от това кога точно са били формирани в рамките на тази част от секундата, тези PBH могат да имат много различни маси и свързани характеристики.

някои теоретични физици проучват възможността PBH да допринасят значително за прогнозираното изобилие от тъмна материя във Вселената, или с други думи, че те са основни кандидати за тъмна материя. Наблюденията на гравитационните вълни, събрани от сътрудничеството LIGO-Virgo-KAGRA и ограниченията, определени от тези наблюдения, предполагат, че това е много малко вероятно.

И все пак някои скорошни проучвания предполагат, че групирането на PBH по време на тяхното формиране може да промени степента на сливане, което потенциално би позволило стойности в рамките на ограниченията, определени от LIGO-Virgo-KAGRA. Това групиране също потенциално би повлияло на съществуващите микролещи граници, тъй като PBH клъстерите биха действали като масивна единична леща, която не може да бъде изследвана чрез изследвания с микролещи.

Изследователи от Université de Genève, университета Sapienza в Рим и NICPB наскоро извършиха теоретично проучване, оценяващо допълнително хипотезата, че първоначално групираните PBH могат да бъдат кандидати за тъмна материя. Техният документ, публикуван в Писма за физически прегледвъвежда сравнително прост аргумент, който изглежда изключва тази възможност.

„Нашата работа беше мотивирана от твърдението, все още недоказано от литературата, че първични черни дупки с маси около слънчеви маси биха могли да избегнат настоящите силни ограничения, идващи от микролещи, ако бяха силно групирани“, каза Антонио Риото, един от изследователите, извършили изследването, пред Phys.org.

„Нашето проучване доказа, че това твърдение не е правилно. Идеята е проста: клъстерираните PBH могат да избегнат границата на микролещи, ако клъстерирането е достатъчно силно, но това би било в противоречие с друг набор от данни, идващи от Lyman-alpha гора, което предполага че това ще изисква слабо клъстериране.”

В своите анализи Риото и колегите му комбинираха ограниченията от микролещи, определени от предишни астрономически наблюдения, с данни за горите от Lyman-alpha. Гората Lyman-alpha е феномен на поглъщане, който може да се наблюдава с помощта на инструменти за астрономическа спектроскопия, представяйки се като линии на поглъщане в спектрите на далечни галактики и квазари.

Тези абсорбционни линии се превърнаха във видна сонда в астрофизиката, особено в проучвания, изследващи флуктуациите на плътността във Вселената. В своята статия изследователите показаха, че данните за Lyman-alpha горите предполагат, че за да се избегнат съществуващите граници на микролещи, PBH трябва да бъдат слабо, а не силно групирани, което противоречи на широко разпространената теоретична идея, която те оценяват.

„Нашият анализ изключва възможността PBHs да са тъмната материя на Вселената, ако имат маси, подобни на звездните“, добави Риото. „В следващите ни работи планираме да проучим по-нататък ролята на PBH, за да видим дали могат да обяснят други интересни наблюдения, като например наличието на галактики при високо червено отместване.“

© 2022 Science X Network