FoodPro Preloader

Mørk side av svarte huller: Mørk materie kan forklare det tidlige universets gigantiske sorte hull


Svarte hull en milliard ganger solens masse eller mer ligger i hjertet av mange galakser, som driver deres spinn og utvikling. Felles i dag, omtrent 14 milliarder år etter big bang, var slike supermassive svarte hull sjeldne i det tidlige universet - eller i det minste skulle de være. Bevis på supermassive svarte hull som eksisterte da universet var mindre enn en milliard år gammel, har stumpet forskere, fordi dagens teorier om stjernevolusjon tyder på at slike giganter burde ta mye lenger tid å vokse. Nå s

Svarte hull en milliard ganger solens masse eller mer ligger i hjertet av mange galakser, som driver deres spinn og utvikling. Felles i dag, omtrent 14 milliarder år etter big bang, var slike supermassive svarte hull sjeldne i det tidlige universet - eller i det minste skulle de være. Bevis på supermassive svarte hull som eksisterte da universet var mindre enn en milliard år gammel, har stumpet forskere, fordi dagens teorier om stjernevolusjon tyder på at slike giganter burde ta mye lenger tid å vokse. Nå ser det ut til at denne gåten kunne løses av et mystisk substans-mørkt materiale.

Puslespillet av tidlige supermassive hull tok form i 2003, da Sloan Digital Sky Survey oppdaget omtrent et halvt dusin av dem. I følge konvensjonell tenkning ble de første vanlige stjernene født da universet var rundt 200 millioner år gammel, men gitt universets tilstand på den tiden, kunne de ha dannet svarte hull på det meste bare om lag 100 ganger solens masse. Det ville rett og slett ta for lang tid å slå sammen og gjøre tusenvis av årlige, milliarder solmassemonster sett av Sloan-undersøkelsen.

Mørk materie kan løse conundrum, sier teoretisk fysiker Katherine Freese fra University of Michigan på Ann Arbor og hennes kolleger. Usynlig, men viser dens eksistens via tyngdekraften, utgjør stoffet minst 80 prosent av universets sak (og omtrent en fjerdedel av hele universet). Men forskere er usikker på nøyaktig hva mørkt materie er laget av. Blant de ledende hypotetiske kandidatene er svake samvirkende massive partikler kalt nøytralinoser. De kan ødelegge hverandre når de møtes, og genererer varme, gamma stråler, neutrinos og antimatterpartikler som positroner og antiprotoner.

Freese og hennes medarbeidere beregner at når universet var bare 80 millioner til 100 millioner år gammel, da protostellære gassskyer forsøkte å avkjøles og krympe, hadde tyngdekraften deres trukket i nøytralinoser som ødela hverandre og frigjort energi som ville ha skapt de første stjernene. De dubler disse objektene "mørke stjerner", drevet av mørk materie i stedet for kjernekraft som i normale stjerner.

Deres opprinnelige funn antydet at mørke stjerner ville ha dverget vanlige stjerner. Fordi mørke stjerner ikke trenger de høye tettheter som ses i vanlige stjerner, som avhenger av at atomkjerner blir tvunget til fusjon, vil de være mye fluffier, med de største som når opp til omtrent 200.000 ganger solens bredde. Forskere har også anslått at de kjøligere overflatetemperaturene til mørke stjerner ville ha gitt dem mulighet til å vokse opp til 1000 ganger solens masse, sammenlignet med den omtrentlige 150-solmassestørrelsen for nåværende stjerner.

Freese og hennes kolleger, som planlegger å sende inn sin analyse til Astrophysical Journal, regner med at mørke stjerner kunne ha nådd så mye som 100.000 solstammer eller mer før de brente ut drivstoffet og kollapset. De analyserte hvor ofte nøytralinoser ville strømme inn i mørke stjerner og bli fanget av atomer, og konkluderte med at mørke partikler kunne ha drevet tilveksten av mørke stjerner langt lenger enn første tanke.

Etter at supermassive, mørke stjerner sprang ut av mørkt materiale, ville de ha kontraktet, utløse atomfusjon og fortsette videre som vanlige stjerner i omtrent en million år. Disse stjernene ville ikke ha gått supernova- "de er for store, " sier Freese, i stedet kollapset de i svarte hull i samme masse. Flere av dem kunne da fusjonere til gigantene innen en milliard år av big bang.

Supermassive mørke stjerner ville ha vært opptil en milliard ganger så lys som solen og likevel i stand til å skinne ved solens temperatur med et gult lys. Freese håper James Webb Space Telescope, som for tiden er planlagt for lansering i 2014, vil se langt nok til å oppdage slike myke giganter. Men det er sannsynligvis ingen mørke stjerner som danner i dag, fordi tettheten av mørk materie nå er i gjennomsnitt 1 / 8.000th av sin mørke stjerne forbi, da universet var langt mer kompakt.

Ikke alle er overbevist om at mørke stjerner er ekte. Astrophysicist Brian O'Shea fra Michigan State University hevder at ideen er avhengig av for mange antagelser om mørk materie egenskaper - for eksempel hvis mørk materie i stedet ble laget av en annen teoretisk partikkel som doblet den usynlige aksjonen, som ikke ødelegger seg selv, kunne mørke stjerner ikke skjema.

Astrophysicist Paul R. Shapiro ved University of Texas i Austin mener fortsatt at mørke stjerner er rimelige konsekvenser av en rimelig modell for mørkt materiale. Og hvis forskere finner mørke stjerner, kan de hjelpe til med å belyse mer enn bare svarte hull, de ville hint på hva mørkt materie faktisk kan være. "Hvis mørke stjerner eksisterer, ville de være utrolig kule, " forteller O'Shea.

Hot Spot Hot Rod: Internett Invaderer AutomobileRinger av Saturn og 2 Moons Shine i nydelig NASA PhotoAntarktis Lake Vostok May Hold Extreme LifeÅ gjøre de store Apple Green Starts med Empire State BuildingSaint Patrick's Day Science: Brew Up Some Green Soda Pop!Incognito Caterpillar truer amerikanske grenserAfrika Faces Hotter FutureEt resirkulert univers