Пульсарні годинники та темна матерія
Вчені виявили нове джерело гравітаційного шуму. Науковці Сохан Годла та Космін Іліє з Колгейтського університету (США) висунули гіпотезу, що фоновий гравітаційний шум наднизької частоти може походити від злиття чорних дір, які утворилися з первинних темних зір понад 13 мільярдів років тому. Дослідження, опубліковане в науковому журналі Physical Review D, містить дані, які можуть змінити наше уявлення про ранні етапи розвитку Всесвіту.
Моделювання формування чорних дір
Вчені змоделювали два можливі шляхи формування зародків надмасивних чорних дір:
- Перший шлях – це прямий колапс газових хмар.
- Другий - колапс гіпотетичних первинних темних зір.
Темні зорі, які, за припущенням, живилися енергією анігіляції темної матерії, могли накопичувати масу, що в мільйон разів перевищує масу Сонця, залишаючись при цьому відносно холодними.
Розрахунки показали, що густина зародків темних зір близько 0,001 об'єкта на кубічний мегапарсек могла б генерувати спостережуваний обсяг гравітаційно-хвильового сигналу. У той же час модель прямого колапсу надає меншу густину, приблизно 0,000001 на кубічний мегапарсек, що не пояснює спостережуваного обсягу випромінювання. Це відкриття, як зазначають автори, створює міст між космологічними теоріями про темну матерію, першими світними об'єктами та сучасними гравітаційно-хвильовими спостереженнями.
Сьогодні фоновий шум гравітаційних хвиль реєструють за допомогою систем синхронізації пульсарів (PTA), які є мережами високоточних нейтронних зір, що виконують роль космічних годинників. Отримані дані дозволяють використовувати вимірювання з системи PTA для встановлення обмежень на поширеність найдавніших зародків чорних дір, що є важливим кроком у розумінні еволюції Всесвіту.
Це дослідження відкриває нові можливості для вивчення темної матерії та її впливу на формування чорних дір у ранньому Всесвіті. Розуміння, як темні зірки могли взаємодіяти з матерією, з якою вони зіштовхнулися, може допомогти науковцям краще зрозуміти еволюцію галактик і їхніх компонентів.
Джерело: Physical Review D
Подальші спостереження та дослідження можуть привести до нових відкриттів у космології і, можливо, навіть змінити наше розуміння основних фізичних законів, що регулюють Всесвіт.
Ці нові відкриття стосуються не лише темних зір, а й надмасивних чорних дір, які також відіграють важливу роль у формуванні Всесвіту. Наприклад, нещодавно астрономи виявили потрійну систему чорних дір в ранньому Всесвіті, що свідчить про складні процеси еволюції космічних об'єктів. Це дослідження надихає на нові гіпотези та відкриває нові горизонти в астрономії.