Qaranlıq maddə qara dəliklərdən ibarətdirmi?

NASA vasitəsilə rəssamın ilkin qara dəliklər konsepsiyası.

Rəssamın ilkin qara dəliklər konsepsiyası, vasitəsiləNASA.


Müasir astronomlar kainatımızın əhəmiyyətli bir hissəsinin qaranlıq maddə şəklində mövcud olduğuna inanırlar. Bütün maddələr kimi, qaranlıq maddə də cazibə qüvvəsi yaradır, lakin görünmür. Əgər varsa, o, nə işıq yayır, nə də elm adamlarının aşkar etdiyi başqa bir radiasiya forması. Alimlər nəzəri modellərdən istifadə etməyi üstün tuturlarekzotik kütləvi hissəciklərqaranlıq maddəni izah etmək üçün, lakin indiyə qədər bunun belə olduğuna dair heç bir müşahidə sübutu yoxdur. 24 may 2016-cı ildə NASA alternativ fərziyyə ideyasını gücləndirən yeni bir araşdırma elan etdi: qaranlıq maddə qara dəliklərdən yarana bilər.

NASA Goddard-ın astrofiziki Aleksandr Kaşlinski yeni tədqiqata rəhbərlik edib.dediedir:


… nə qədər uyğun olduğunu yoxlamaq üçün geniş fikirlər və müşahidələri bir araya gətirmək səyi və uyğunluq təəccüblü dərəcədə yaxşıdır. Əgər bu doğrudursa, bizim qalaktikamız da daxil olmaqla, bütün qalaktikalar hər biri günəşin kütləsindən təxminən 30 dəfə böyük olan qara dəliklərin geniş sferasında yerləşmişdir.

Qara dəliklərin əmələ gəlməsinin bir neçə yolu var, lakin onların hamısı maddənin yüksək sıxlığını ehtiva edir. Kaşlinskinin tədqiqatının qara dəlikləri adlanırilkin arxa deşiklər, Böyük Partlayışdan sonra, təzyiqlərin və temperaturun son dərəcə yüksək olduğu saniyənin ilk hissəsində meydana gəldiyi düşünülür. Bu müddət ərzində maddənin sıxlığında kiçik dalğalanmalar ilkin kainatı qara dəliklərlə doldurmuş ola bilərdi və əgər belə olsaydı, kainat genişləndikcə, o ilkin qara dəliklər bizim dövrümüzə qədər mövcud olan sabit qalardı.

Kaşlinski yeni məqaləsində bu qara dəliklərin kainatımıza nüfuz etdiyi düşünülən itkin qaranlıq maddəni izah edə biləcəyinə dair iki əsas sübut xəttinə işarə edir. Onunbəyanatbu fikri belə izah edir:

… kosmik infraqırmızı və rentgen fonunda parıltılar haqqında biliklərimizlə üst-üstə düşür və keçən il [LIGO tərəfindən] aşkar edilmiş birləşən qara dəliklərin gözlənilməz yüksək kütlələrini izah edə bilər.




Solda: NASA-nın Spitzer Kosmik Teleskopundan alınan bu şəkil Böyük Ursa bürcündə səma sahəsinin infraqırmızı görünüşünü göstərir. Sağda: Bütün məlum ulduzları, qalaktikaları və artefaktları maskaladıqdan və qalanları gücləndirdikdən sonra qeyri-müntəzəm fon parıltısı görünür. Bu kosmik infraqırmızı fondur (CIB); açıq rənglər daha parlaq sahələri göstərir. Şəkil NASA/JPL-Caltech/A vasitəsilə. Kaşlinski (Qoddard)

Solda: NASA-nın Spitzer Kosmik Teleskopundan alınan bu şəkil Böyük Ursa bürcündə səma sahəsinin infraqırmızı görünüşünü göstərir. Sağda: Bütün məlum ulduzları, qalaktikaları və artefaktları maskaladıqdan və geridə qalanları gücləndirdikdən sonra qeyri-müntəzəm fon parıltısı görünür. Bu kosmik infraqırmızı fondur (CIB); açıq rənglər daha parlaq sahələri göstərir. Şəkil vasitəsiləNASA/JPL-Caltech/A. Kaşlinski (Qoddard)

İlk sübut xətti birhəddindən artıq yamaqinfraqırmızı işığın müşahidə fonunda parıltı.

2005-ci ildə Kaşlinski NASA-dan istifadə edən astronomlar qrupuna rəhbərlik etdiSpitzer Kosmik Teleskopusəmanın bir hissəsində bu infraqırmızı fon parıltısını araşdırmaq üçün. Onun komandası belə qənaətə gəlib ki, müşahidə edilən yamaqlar çox güman ki, kainatı 13 milyard il əvvəl işıqlandıran ilk mənbələrin ümumi işığından qaynaqlanır. Sonra sual yaranır ki, bu ilk mənbələr nə idi? Onların arasında ilkin qara dəliklər var idimi?

Sonrakı tədqiqatlartəsdiqləndibu kosmik infraqırmızı fonun (CIB) səmanın digər hissələrində də oxşar gözlənilməz yamaqlar göstərdiyini söylədi. Daha sonra 2013-cü ildə necə müqayisə edilən bir araşdırmakosmik rentgen fonusəmanın eyni sahəsindəki infraqırmızı fonla müqayisədə. Kaşlinksinin bəyanatında deyilir:


… [kosmik rentgen fonunda] aşağı enerjili rentgen şüalarının qeyri-müntəzəm parıltısı [infraqırmızı fonun] yamaqlığına çox yaxşı uyğun gəlirdi. Bu geniş enerji diapazonunda kifayət qədər parlaq ola bilən yeganə obyekt qara dəlikdir.

2013-cü il tədqiqatı belə nəticəyə gəldi ki, ilkin qara dəliklər kosmik infraqırmızı fona töhfə verən mənbələrin ən azı hər beşindən birini təşkil edən ən erkən ulduzlar arasında bol olmalıdır.

İndi 14 sentyabr 2015-ci il tarixinə və Kaşlinskinin ilkin qara dəliklərin qaranlıq maddəni təşkil etdiyinə dair ikinci sübut xəttinə keçin. Həmin tarix – indi elm tarixində qeyd olunur – Hanford, Vaşinqton və Luiziana ştatının Livinqston şəhərlərində yerləşən Lazer İnterferometr Qravitasiya-Dalğa Rəsədxanasının (LIGO) elm adamları ilk dəfə, son dərəcə həyəcanlıqravitasiya dalğalarının aşkarlanması. 1.3 milyard işıq ili uzaqlıqda birləşən bir cüt qara dəliyin ötən ilin 14 sentyabrında LIGO tərəfindən aşkar edilmiş dalğaları əmələ gətirdiyi güman edilir. Dalğalar işıq sürəti ilə hərəkət edən kosmos-zamanın parçasındakı dalğalardır.

Qravitasiya dalğalarının ilk aşkarlanmasından əlavə və LIGO hadisəsinin düzgün şərh edildiyini fərz etsək, bu hadisə həm də qara dəliklərin ilk birbaşa aşkarlanmasını qeyd etdi. Beləliklə, o, alimlərə günəşin kütləsindən 29 və 36 dəfə, təxminən dörd günəş kütləsi ilə üstəgəl və ya mənfi olan fərdi qara dəliklərin kütlələri haqqında məlumat verdi.


Kaşlinski yeni araşdırmasında bunların ilkin qara dəliklərin təxmini kütlələri olduğu düşünüldüyünə diqqət çəkdi. Əslində, o, LIGO-nun aşkar edə biləcəyi şeyin ilkin qara dəliklərin birləşməsi olduğunu təklif edir.

İlkin qara dəliklər, əgər varsa, 2015-ci ildə LIGO komandası tərəfindən aşkar edilmiş birləşmə qara dəliklərinə bənzəyəcək. Bu kompüter simulyasiyası yavaş hərəkətdə bu birləşmənin yaxından necə görünəcəyini göstərir. Eynşteyn halqası adlanan qara dəliklərin ətrafındakı halqa, qravitasiya linzaları ilə işığı təhrif edilən dəliklərin birbaşa arxasındakı kiçik bir bölgədəki bütün ulduzlardan yaranır. LIGO tərəfindən aşkar edilən qravitasiya dalğaları bu videoda göstərilmir, lakin onların təsirləri Eynşteyn halqasında görünə bilər. Qara dəliklərin arxasından yayılan qravitasiya dalğaları Eynşteyn halqasını təşkil edən ulduz görüntülərini pozur və birləşmə tamamlandıqdan çox sonra belə onların halqada fırlanmasına səbəb olur. Digər istiqamətlərdə hərəkət edən qravitasiya dalğaları Eynşteyn halqasının xaricində hər yerdə daha zəif, daha qısa ömürlü sürüşmələrə səbəb olur. Əgər real vaxt rejimində oxunsa, film saniyənin üçdə biri davam edəcək. SXS Lensing vasitəsilə şəkil.

24 may 2016-cı ildə dərc olunmuş yeni məqaləsindəAstrofizika jurnalı məktubları, Kashlinsky qaranlıq maddə LIGO tərəfindən aşkar edilənlərə bənzər qara dəliklərin populyasiyasından ibarət olsaydı nə baş verə biləcəyini təhlil edir. Onun bəyanatı belə yekunlaşıb:

Qara dəliklər ilk ulduzların formalaşmağa başladığı zaman yüz milyonlarla il sonra nəticələri olan kiçik bir dalğalanma əlavə edərək, ilkin kainatda kütlənin paylanmasını təhrif edir.

Kainatın ilk 500 milyon ilinin çox hissəsində normal maddə ilk ulduzlara birləşmək üçün çox isti qaldı. Qaranlıq maddə yüksək temperaturdan təsirlənmirdi, çünki təbiətindən asılı olmayaraq o, ilk növbədə cazibə qüvvəsi ilə qarşılıqlı əlaqədə olur. Qarşılıqlı cazibə ilə birləşən qaranlıq maddə əvvəlcə minihalolar adlanan yığınlara çökdü və bu, normal maddənin yığılmasına imkan verən cazibə toxumunu təmin etdi. İsti qaz minihalolara doğru çökdü, nəticədə qaz cibləri daha da öz-özünə ilk ulduzlara çökəcək qədər sıx oldu. [Komandamız] göstərir ki, əgər qara dəliklər qaranlıq maddənin rolunu oynayırsa, bu proses daha sürətlə baş verir və minihaloların yalnız kiçik bir hissəsi ulduzlar yaratmağa müvəffəq olsa belə, Spitzer məlumatlarında aşkar edilən [infraqırmızı fonun] yumrularını asanlıqla yaradır.

Kosmik qaz minihalolara düşdükcə, onların tərkib hissəsi olan qara dəliklər təbii olaraq onun bir hissəsini də tutacaqlar. Qara dəliyə doğru düşən maddə qızır və nəticədə rentgen şüaları əmələ gətirir. İlk ulduzlardan gələn infraqırmızı işıq və qaranlıq maddənin qara dəliklərinə düşən qazın rentgen şüaları birlikdə [infraqırmızı fon] və [kosmik rentgen fonu] arasında müşahidə edilən razılığı izah edə bilər.

Bəzən bəzi ibtidai qara dəliklər ikili sistemlərə qravitasiya ilə tutulmaq üçün kifayət qədər yaxından keçəcəklər. Bu ikililərin hər birindəki qara dəliklər, eonlar ərzində cazibə radiasiyası yayacaq, orbital enerjisini itirəcək və içəriyə doğru spiralləşəcək və nəticədə LIGO-nun müşahidə etdiyi hadisə kimi daha böyük qara dəliyə birləşəcək.

Kaşlinskinin NASA-dan yeni araşdırması haqqında daha çox oxuyun

ForVM-dən zövq alırsınız? Bu gün pulsuz gündəlik xəbər bülleteni üçün qeydiyyatdan keçin!

Nəticə: 24 may 2016-cı ildə NASA, NASA Goddard-ın astrofiziki Aleksandr Kaşlinskinin qaranlıq maddənin qara dəliklərdən ibarət olması fikrini gücləndirən yeni araşdırmasını elan etdi.