Чорні діри та темна матерія: вчені зможуть перевірити суперечливу теорію Гокінга

Темна матерія, ранній Усесвіт
Фото: Seneca-Guns | Темна матерія в ранньому Всесвіті в уяві художника

Астрономи розробили теорію, яка пояснює як існування темної матерії, так і появу найбільших чорних дір у Всесвіті. Залишилося її тільки перевірити, і в цьому може допомогти космічний телескоп Вебба.

Related video

Ще в 70-х роках минулого століття знаменитий фізик Стівен Гокінг зробив припущення, що темна матерія, яка становить більшу частину матерії в космосі, може утримуватися в чорних дірах, які утворилися відразу після Великого вибуху. Троє астрономів у своєму новому дослідженні запропонували теорію, яка пояснює як існування темної матерії, так і появу найбільших чорних дір у Всесвіті. За словами вчених, дані, які отримає космічний телескоп Вебба, можуть допомогти в остаточному підтвердженні знаменитої теорії Гокінга, повідомляє Live Science.

У 1971 Стівен Гокінг висунув теорію, що чорні діри з'явилися через невеликий проміжок часу після Великого вибуху, і вони заповнили простір задовго до появи перших зірок. Учений припустив, що ці первинні чорні діри є джерелом темної матерії, яка, як зараз прийнято вважати, становить понад 80% усієї матерії в Усесвіті.

Довгий час вважалося, що чорні діри з'являються лише після смерті надмасивних зірок, але у 2015 році детектор гравітаційних хвиль LIGO вперше виявив злиття пари чорних дір. Вони були набагато більші за розміром, ніж передбачалося, і вчені припустили, що їхню величезну масу може пояснити тільки те, що вони з'явилися в ранньому Всесвіті, а не після смерті зірок.

Нове дослідження

У новому дослідженні троє вчених, Пріямвада Натараджан із Єльського університету, Ніко Каппеллуті з Університету Маямі та Гюнтер Гасінгер із Європейського космічного агентства вирішили вивчити теорію походження первинних чорних дір і те, як вони можуть пояснити появу темної матерії.

Учені припустили, що первинні чорні дірки мали масу приблизно в 1,4 раза більше за масу Сонця. Вони створили модель Усесвіту, де замінили всю темну матерію цими чорними дірками, а потім шукали дані спостережень, які б підтвердити чи спростувати існування такої моделі.

Чорна діра Fullscreen
Візуалізоване зображення чорної діри, яку підсвічує речовина, яку та поглинає
Фото: phys.org

Первинні чорні діри

У результаті вчені дійшли висновку, що первинні чорні діри можуть відігравати важливу роль у появі в Усесвіті перших зірок, перших галактик і перших надмасивних чорних дір. Спостереження показують, що зірки, галактики та надмасивні чорні діри з'являються в космологічній історії надто швидко, щоб їх можна було пояснити процесами утворення та зростання, які ми спостерігаємо в сучасному Всесвіті, кажуть учені.

"Первинні чорні діри, якщо вони існують, цілком можуть бути джерелом, із яких утворюються всі надмасивні чорні діри, включаючи діру в центрі Чумацького Шляху", — говорить Натараджан.

За словами вчених, їхня робота показує, що не потрібно шукати жодних нових частинок чи існування нової фізики, щоб розгадати природу темної матерії та походження надмасивних чорних дір. Дані нового моделювання можна буде перевірити за допомогою космічного телескопа Вебба, який зараз летить до місця призначення, другого пункту Лагранжа на відстані 1,5 млн км від Землі. Ця обсерваторія має відповісти на запитання: як з'явилися перші зірки та галактики? Також надати нові дані про чорні діри, у тому числі й про первинні, зможе майбутній детектор гравітаційних хвиль LISA, говорить Каппеллуті.

Ці дві обсерваторії нададуть астрономам необхідні дані, щоб остаточно відповісти на питання про походження темної матерії та, можливо, підтвердити теорію Стівена Гокінга.

Нагадуємо, що вчені через роки підтвердили припущення Ейнштейна та Гокінга.

Фокус також писав про те, що збулося пророцтво Гокінга, і вчені вперше виявили нові властивості чорних дір, і про найдивніші теорії Стівена Гокінга, які виявилися правдивими.