Тайминг пульсаров и связь с темной материей
Исследователи обнаружили новый источник гравитационного шума. Ученые Колгейтского университета Сохан Годла и Козмин Илье предполагают, что фон гравитационных волн с ультранизкой частотой может возникать в результате столкновений черных дыр, произошедших от первичных темных звезд более 13 миллиардов лет назад. Их исследование, опубликованное в журнале Physical Review D, предлагает доказательства, которые могут изменить понимание астрономами самых ранних этапов возникновения Вселенной.
Как могут формироваться семена черных дыр
Чтобы изучить это, команда смоделировала два возможных пути формирования семян сверхмассивных черных дыр:
- прямое коллапсирование газовых облаков; и
- коллапс гипотетических первичных темных звезд.
Считается, что темные звезды могли получать энергию за счет аннигиляции темной материи, позволяя им достигать масс около миллиона солнечных, оставаясь относительно холодными.
Их расчеты показывают, что плотность около 0.001 семян темных звезд на кубический мегапарсек может производить сигнал гравитационных волн, соответствующий наблюдаемому. Модель прямого коллапса, напротив, выдает только около 0.000001 семян на кубический мегапарсек — слишком мало, чтобы объяснить измеренное излучение. Это открытие, как отмечают авторы, создает связь между теориями темной материи, первыми светящимися объектами и современными наблюдениями гравитационных волн.
Космические часы, обнаруживающие фон
Сегодня фон гравитационных волн фиксируется массивами тайминга пульсаров (PTA) — сетями чрезвычайно точных нейтронных звезд, которые действуют как космические часы. Данные из систем PTA теперь могут быть использованы для ограничения того, насколько распространены самые старые семена черных дыр, что является важным шагом в прослеживании эволюции Вселенной.
Это исследование открывает новые возможности для изучения темной материи и ее роли в образовании черных дыр в ранней Вселенной. Понимая, как темные звезды взаимодействовали с окружающей их материей, ученые могут получить более глубокое представление о эволюции галактик и их составных частей.
Источник: Physical Review D
Дополнительные наблюдения и анализ могут привести к новым космологическим прорывам, возможно, даже трансформируя наше понимание фундаментальных физических законов, управляющих Вселенной.
В то время как исследователи углубляются в изучение происхождения черных дыр, понимание формирования этих космических гигантов также может пролить свет на другие явления во Вселенной. Например, недавнее открытие тройной системы сверхмассивных черных дыр в ранней Вселенной подчеркивает сложные взаимодействия, формировавшие космос. Это пересечение исследований акцентирует продолжающийся поиск разгадки тайн темной материи и ее влияния на эволюцию Вселенной.