Черных дыр больше, чем должно быть, говорят ученые

Исследователи применили квантовую теорию поля к ранней Вселенной, предсказав меньше первичных черных дыр, чем предполагают другие модели, что потенциально повлияет на теорию темной материи.

Черных дыр больше, чем должно быть, говорят ученые

Исследователи применили проверенную квантовую теорию поля, обычно используемую для изучения малых объектов, к изучению ранней Вселенной. Их выводы показывают, что количество миниатюрных черных дыр (ПЧД) должно быть значительно меньше, чем предполагают большинство моделей. Наблюдения, которые подтвердят это, могут стать возможными в ближайшее время. Эти черные дыры могут быть ключевыми кандидатами на роль темной материи.

Исследование, опубликованное в Physical Review Letters, было проведено учеными из Исследовательского центра ранней Вселенной (RESCEU) и Института физики и математики Вселенной Кавли (Kavli IPMU) Токийского университета.

Возраст Вселенной составляет около 13,8 миллиардов лет. Она началась с Большого взрыва, быстро расширилась в период инфляции и постепенно перешла от однородного состояния к структурированному. В значительной степени пустая, Вселенная все же значительно тяжелее, чем это можно объяснить видимой материей. Это несоответствие мы называем темной материей, и есть свидетельства того, что она может состоять из старых черных дыр.

Мы называем их первичными черными дырами (ПЧД). Многие исследователи считают, что они могут быть темной материей, но для этого их должно быть много.

После недавних открытий в гравитационно-волновой астрономии были обнаружены слияния двойных черных дыр, что можно объяснить существованием большого количества ПЧД. Однако, несмотря на эти причины, мы пока не видели их напрямую. Теперь у нас есть модель, которая объясняет, почему.

Группа исследователей изучила различные модели образования ПЧД, но обнаружили, что основные модели не согласуются с реальными наблюдениями космического микроволнового фона (CMB). CMB — это своего рода отпечаток, оставшийся после Большого взрыва, и если что-то не соответствует достоверным наблюдениям, это либо не может быть правдой, либо отражает лишь часть картины.

Команда использовала новый подход, чтобы скорректировать модель формирования ПЧД на основе космической инфляции, чтобы она лучше соответствовала текущим наблюдениям и могла быть подтверждена будущими наблюдениями земных обсерваторий гравитационных волн.

Вначале Вселенная была невероятно маленькой, намного меньше атома. Космическая инфляция увеличила её размер на 25 порядков. Волны в этом крошечном пространстве имели большие амплитуды и короткие длины волн. Мы обнаружили, что эти волны могли усиливать более длинные волны, которые мы видим в реликтовом излучении. Мы считаем, что это связано с когерентностью между ранними короткими волнами, что можно объяснить с помощью квантовой теории поля. В то время как отдельные короткие волны были бы относительно бессильны, сплоченные группы могли бы изменить более длинные волны.

Если ранние мелкомасштабные флуктуации действительно влияют на более крупные флуктуации в реликтовом излучении, это может изменить стандартное объяснение структур во Вселенной. Это также ограничивает другие явления, зависящие от коротких и сильных волн. Вновь на сцену выходят ПЧД.

Широко распространено мнение, что коллапс коротких волн в ранней Вселенной создает ПЧД. Наше исследование предполагает, что ПЧД должно быть гораздо меньше, чем необходимо для темной материи или гравитационных волн.

В настоящее время обсерватории гравитационных волн LIGO в США, Virgo в Италии и KAGRA в Японии ведут наблюдения за первыми маленькими черными дырами, вероятно, ПЧД. Результаты этих наблюдений помогут уточнить теорию.

Читайте также

Учёные предположили, что загадочные нейтрино могли определить судьбу Вселенной после Большого взрыва

Учёные предположили, что загадочные нейтрино могли определить судьбу Вселенной после Большого взрыва

Cowboy Space хотят запустить 20 000 космических дата-центров для ИИ — на собственной ракете высотой 86 метров

Cowboy Space хотят запустить 20 000 космических дата-центров для ИИ — на собственной ракете высотой 86 метров

Китайские учёные нашли способ превращать атмосферу Марса в топливо для будущих колоний

Китайские учёные нашли способ превращать атмосферу Марса в топливо для будущих колоний

У Земли может быть несколько лун одновременно — астрономы готовятся искать скрытые спутники

У Земли может быть несколько лун одновременно — астрономы готовятся искать скрытые спутники

Астрономы обнаружили гамма-всплеск, который продолжался почти месяц — его источник остаётся загадкой

Астрономы обнаружили гамма-всплеск, который продолжался почти месяц — его источник остаётся загадкой

Самарские студенты создадут рой пикоспутников на орбите без топлива

Самарские студенты создадут рой пикоспутников на орбите без топлива

Что происходит со спутником, когда у него заканчивается топливо: почему он не падает на Землю?

Что происходит со спутником, когда у него заканчивается топливо: почему он не падает на Землю?

Чёрные дыры могут разрываться на части: физики нашли условия для их разделения

Чёрные дыры могут разрываться на части: физики нашли условия для их разделения

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Что происходит с физикой, когда вы прыгаете в вагоне поезда?

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Комета Галлея возвращается: почему её появление в 1986 году разочаровало миллионы людей и чего ждать в 2061-м

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Почему электромобилям не нужна коробка передач — и зачем Porsche все-таки ее использует?

Не только чума: семь самых смертоносных эпидемий и пандемий в истории человечества

Не только чума: семь самых смертоносных эпидемий и пандемий в истории человечества

Разведка США показала секретный космоплан Китая «Шэньлун» рядом с неизвестным спутником

Разведка США показала секретный космоплан Китая «Шэньлун» рядом с неизвестным спутником

В МИСИС усовершенствовали магнитные датчики для поиска микротрещин в зданиях

В МИСИС усовершенствовали магнитные датчики для поиска микротрещин в зданиях

Российские ученые создали вихревой очиститель воздуха с эффективностью почти 100%

Российские ученые создали вихревой очиститель воздуха с эффективностью почти 100%

Робот-насекомое отскакивает от стен и не боится мухобоек

Робот-насекомое отскакивает от стен и не боится мухобоек