Mikä on pimeä aine? Kuinka supermassiiviset mustat aukot todella ilmaantuvat? Tähän vanhaan kysymykseen voidaan vastata alkuperäisillä mustilla aukoilla. Kosmologit Leidenistä ja Kiinasta ovat tunnistaneet uuden tavan, jolla nämä hypoteettiset esineet voisivat syntyä heti Suuren räjähdyksen jälkeen. Heidän työnsä on julkaistu Physical Review Letters -lehdessä.
Tutkijat kohtaavat suuria mysteerejä pyrkiessään ymmärtämään maailmankaikkeutta. Esimerkiksi tähdet liikkuvat galakseissa ikään kuin niiden massa olisi viisi kertaa suurempi kuin näemme. Mitä tämä pimeä aine sisältää? On toinenkin mysteeri: galaksit syöttävät ytimiinsä valtavia mustia aukkoja, jotka painavat miljoonia aurinkomassoja. Nuorissa galakseissa romahtavilla tähdillä ei olisi ollut tarpeeksi aikaa laajentua niin paljon. Kuinka nämä supermassiiviset mustat aukot sitten muodostuivat?
Alkuperäiset mustat aukot: kauan odotettu vastaus?
Kosmologit ovat keksineet hypoteettisen ratkaisun, joka ratkaisee toisen kahdesta mysteeristä. Alkuperäisillä mustilla aukoilla, jotka ilmestyivät pian Big Bangin jälkeen, on kyky joko pysyä pieninä tai nopeasti kasvaa massa. Ensimmäisessä tapauksessa ne soveltuvat pimeän aineen rooliin. Toisessa tapauksessa niistä voi tulla siemeniä supermassiivisille mustille aukoille. Kosmologi Don-Gang Won Leidenin yliopistosta ja hänen kiinalaiset kollegansa Yi-Fu Kai, Ji Tong ja Sheng-Feng Yang Kiinan yliopistosta ovat kuvanneet uuden tavan, jolla alkuperäiset mustat aukot voisivat ilmestyä Suuren räjähdyksen aikana.
Suuren räjähdyksen jälkeen maailmankaikkeus sisälsi pieniä tiheyshäiriöitä, jotka aiheutuvat satunnaisista kvanttivaihteluista. Ne ovat riittävän suuria muodostamaan tähtiä ja galakseja, mutta liian pieniä, jotta niistä tulisi itsestään alkeellisia mustia aukkoja. Vaughn ja hänen kollegansa ovat tunnistaneet uuden resonanssivaikutuksen, joka tekee mahdolliseksi alkuperäiset mustat aukot vahvistamalla valikoivasti tiettyjä häiriöitä. Tämä johtaa siihen, että kaikilla alkuperäisillä mustilla aukoilla pitäisi olla suunnilleen sama massa. Kuvan kapeat huiput osoittavat resonanssista johtuvien mahdollisten massojen alueen.
"Muut laskelmat lisäävät raivoa eri tavalla, mutta kohtaavat ongelmia", Vaughn sanoo.”Käytämme resonanssia inflaation aikana, jolloin maailmankaikkeus kasvoi eksponentiaalisesti juuri Ison räjähdyksen jälkeen. Laskelmamme ovat riittävän yksinkertaisia työskennellä. Todellisuudessa mekanismi voi olla monimutkaisempi, mutta tämä on ainakin alku."
Mainosvideo:
Ilya Khel