Dunkler Materie kann von Primordiale Schwarze Löcher gebildet werden

Könnten dunkle Materie – die flüchtige Substanz, die meisten des materiellen Universums komponiert – gemacht werden von schwarzen Löchern? Einige Astronomen beginnen zu denken, dass diese verlockende Möglichkeit immer wahrscheinlicher wird.

Alexander Kashlinsky, Astronom an der NASA Goddard Space Flight Center in Maryland, denkt, die schwarze Löcher, die kurz nach dem Urknall perfekt erklären können, die Beobachtungen von Gravitationswellen oder Wellen in der Raumzeit, hergestellt durch Laser Interferometer Gravitational Wave Observatory (LIGO) im vergangenen Jahr gebildet, sowie früheren Beobachtungen des frühen Universums.

Wenn Kashlinsky richtig ist, dann dunkle Materie könnte diese Primordiale Schwarze Löcher zusammengesetzt sein, alle Galaxien können eingebettet werden, in einer riesigen Kugel von schwarzen Löchern und das frühe Universum könnte anders entwickelt haben, als Wissenschaftler gedacht hatte. [Sehen Sie die LIGO-Dokumentarfilm "LIGO, eine Leidenschaft für das Verständnis"]

Im Jahr 2005 verwendet Kashlinsky und seine Kollegen Spitzer-Weltraumteleskop der NASA, um das Hintergrund Leuchten von infrarotem Licht im Universum gefunden zu erkunden. Da das Licht von kosmischen Objekten eine endliche Menge an Zeit, um durch den Weltraum reisen dauert, sehen Astronomen auf der Erde weit entfernte Objekte wie diese Objekte haben sich in der Vergangenheit. Kashlinsky und seine Gruppe wollte auf das frühe Universum jenseits bei Teleskopen Einzelgalaxien abholen können.

"Angenommen, Sie New York [Stadt] aus der Ferne betrachten," sagte Kashlinsky Space.com. "Sie können nicht sehen, individuelle Laternen oder Gebäude, aber kann man dieses kumulative diffuse Licht, das sie produzieren."

Wenn die Forscher das Licht aus der bekannten Galaxien im Universum entfernt, könnten sie noch viel Licht erkennen – das Hintergrund leuchten die ersten Quellen vor mehr als 13 Milliarden Jahren das Universum zu beleuchten.

Dann, im Jahr 2013, Kashlinsky und seine Kollegen verwendet NASA Chandra x-Ray Observatory Hintergrund zu erforschen in einem anderen Teil des elektromagnetischen Spektrums leuchten: x-rays. Zu ihrer Überraschung die Muster innerhalb des Infrarot-Hintergrundes perfekt aufeinander abgestimmt die Muster innerhalb der Röntgenhintergrund.

"Und die einzigen Quellen, wäre in der Lage, dies in beiden Infrarot zu produzieren und Röntgenstrahlen sind schwarze Löcher," sagte Kashlinsky. "Es fiel mir nie zu jener Zeit, die diese Primordiale Schwarze Löcher sein könnte."

Dann gab es die LIGO-Erkennung. Am 14. September 2015, machte das Observatorium der erste direkten Nachweis von Gravitationswellen – kosmische Wellen im Gewebe der Raumzeit selbst —, die produziert worden durch ein paar Kollision schwarzer Löcher. Es markierte den Beginn einer neuen Ära der Entdeckung – in dem Astronomen diese eindeutige Signale durch leistungsstarke astronomischen Ereignissen und zum ersten Mal sammeln könnten direkt erkennen schwarze Löcher (im Gegensatz zu sehen, die beleuchteten Material rund um schwarze Löcher).

Aber Simeon Vogel, Astronom an der Johns Hopkins University, spekuliert, dass die Entdeckung noch deutlicher sein könnte. Vogel vorgeschlagen, dass die zwei schwarzen Löcher von LIGO erkannt ur sein könnte.

Primordiale Schwarze Löcher sind nicht durch den Einsturz eines Toten Sterns (die allgemein bekannten Mechanismus für die Black-Hole-Formation, die relativ spät in der Geschichte des Universums stattfindet) gebildet. Stattdessen gebildet Primordiale Schwarze Löcher bald nach dem Urknall, als Schallwellen im ganzen Weltall abgestrahlt. Gebieten, wo diese Schallwellen dichteste könnte zusammengebrochen, um die schwarzen Löcher zu bilden.

Wenn Sie dachten, dass macht den Kopf ein wenig drehen, man denke nur an Pizzateig in eine Scheibe drehen. "Nach einer Weile, Sie merkt es hat diese Löcher in der Textur der Pizzateig," sagte Kashlinsky. "Es ist das gleiche mit Raum und Zeit," außer diesen Löchern Primordiale Schwarze Löcher sind.

Vorerst bleiben diese Primordiale Schwarze Löcher hypothetisch. Aber Kashlinsky, beeindruckt von Vogels Vorschlag machte der Hypothese einen Schritt weiter. In seinem neuen Vortrag, veröffentlicht in The Astrophysical Journal Letters Mai 24, betrachtete Kashlinsky die Folgen, die diese Primordiale Schwarze Löcher auf die Evolution des Kosmos gehabt hätte. (Vogel ist nicht der erste Wissenschaftler darauf hin, dass der schwarze Löcher, dunkler Materie gemacht werden könnten, obwohl nicht alle diese Ideen Primordiale Schwarze Löcher beinhalten.)

Für die ersten 500 Millionen Jahren der Geschichte des Universums dunkler Materie stürzte in Klumpen namens Halos, die die Schwerkraft Samen zur Verfügung gestellt, die Angelegenheit zu akkumulieren und bilden die ersten Sterne und Galaxien, Kashlinsky, sagte später ermöglichen würde. Aber wenn die dunkle Materie von primordialen schwarzen Löchern komponiert wurde, würde dieser Prozess weit mehr Lichthöfe geschaffen haben.

Kashlinsky glaubt, dass dieser Prozess erklären könnte, die überschüssige kosmische Infrarot-Hintergrund und die überschüssige kosmischen Röntgenhintergrund, die er und seine Kollegen vor einigen Jahren beobachtet.

Das Infrarot-Leuchten würde von den frühesten Sternen kommen, die in die Halos gebildet. Obwohl Sterne optische und UV-Licht ausstrahlen, erstreckt sich die Expansion des Universums natürlich das Licht so dass die ersten Sterne erscheinen, Astronomen auf der Erde, ein Infrarot-Licht abgeben. Auch ohne die zusätzliche Halos frühen Sternen eine Infrarot-Leuchten erzeugen könnte, aber nicht in dem Maße, in dem Kashlinsky und seine Kollegen beobachtet, sagte er.

Das Gas, das diese Sterne erstellt wäre auch auf die primordiale schwarze Löcher, Aufheizen bis hoch genug Temperaturen, dass es Röntgenstrahlen geweckt haben, würden gefallen. Während die kosmischen Infrarot-Hintergrund erklärt werden kann — wenn auch in geringerem Maße – ohne den Zusatz von primordialen schwarzen Löchern, kosmischen Röntgenhintergrund kann nicht. Die primordiale schwarze Löcher verbinden die beiden Beobachtungen miteinander.

"Alles passt zusammen erstaunlich gut", sagte Kashlinsky.

Gelegentlich wäre die primordiale schwarze Löcher gekommen nah genug, um starten Sie umkreisen einander (was ist bekannt als ein binäres System). Im Laufe der Zeit würde diese zwei schwarze Löcher Spirale zusammen und Strahlen Gravitationswellen, möglicherweise wie die von LIGO erkannt. Aber weitere Beobachtungen von schwarzen Löchern sind notwendig, um festzustellen, ob diese Objekte ur oder später in der Geschichte des Universums gebildet sind.

Folgen Sie Shannon Hall auf Twitter @ShannonWHall. Folgen Sie uns @Spacedotcom, Facebook und Google +.