211service.com
Kodėl juodosios skylės gali sudaryti visą tamsiąją medžiagą
Tamsioji medžiaga yra paslaptinga medžiaga, kuri, kosmologų nuomone, užpildo mūsų Visatą. Jo egzistavimo įrodymas yra tai, kad nėra pakankamai matomos masės galaktikoms laikyti kartu. Tačiau kadangi galaktikos akivaizdžiai neskraido, turi būti kažkokie nematomi dalykai, trūksta masės, kuri sukuria jas kartu laikančias gravitacines jėgas.
Tačiau ši idėja turi problemų. Tiesą sakant, du iš jų. Pirma, geriausias fizikų spėjimas apie fizikos dėsnius gerai apibūdina visas daleles, kurias jie iki šiol atrado, ir kai kurias, kurias jie tikisi netrukus atrasti. Bėda ta, kad nė viena iš šių dalelių neturi tinkamų savybių, kad būtų tamsioji medžiaga, ty elektriškai neutrali, ilgaamžė ir lėtai juda. Tačiau nė viena iš žinomų ar pagrįstai hipotezių dalelių netinka. Kad būtų vietos tamsiosios medžiagos dalelėms, fizikos dėsniai turi būti pakeisti taip, kad daugelis teoretikų jaučiasi nepatogiai.
Antra, nepaisant dešimties metų, praleistų ieškant tamsiosios medžiagos su eksperimentais, kainuojančiais dešimtis milijonų dolerių, niekas nepastebėjo šių dalykų. Dauguma fizikų mano, kad šie eksperimentai nieko nerado: užtrauktukas, zilas, nulis.
Sunku išvengti išvados, kad reikia kitokio dingusios masės paaiškinimo.
Įveskite Paulą Framptoną iš Šiaurės Karolinos universiteto ir keletą bičiulių. Framptonas siūlo, kad trūkstamą masę sudaro juodosios skylės, kurios yra per mažos, kad būtų galima pamatyti tiesiogiai, bet per didelės, kad išgaruotų dėl Hokingo spinduliuotės.
Tačiau ši idėja yra daugiau nei dar vienas laukinis spėjimas. Framptonas ir jo draugai turi įdomų argumentą, pagrįstą entropija, kad pagrįstų savo teiginį. Tai vyksta taip.
Pirmiausia jie nustato, kokia gali būti maksimali Visatos entropija, vaizduojant, kad visa matoma visata yra milžiniška juodoji skylė. Pasirodo, atsakymas yra 10^123, labai didelis skaičius. Taigi tai yra viršutinė entropijos riba.
Tada jie nustato apatinę ribą, sudėję visų žinomų visatos juodųjų skylių entropiją. Jie tai išsprendžia darydami prielaidą, kad kiekvienos galaktikos centre yra milžiniška juodoji skylė, o astrofizikai vis dažniau laikosi šio požiūrio.
Tai suteikia skaičių 10^103, daug kartų mažesnį.
Žinoma, tai yra didelė entropija, tačiau Framptonas ir kiti vargu ar bus pagrindinis mūsų visatos veiksnys. Kiekviena supermasyvi juodoji skylė yra maždaug mūsų Saulės sistemos dydžio arba mažesnė, todėl intuityviai mažai tikėtina, kad iš esmės visa entropija yra tokia koncentruota, sako jis. Taigi kažkas kitas turi sukurti entropiją kažkur.
Tai negali būti matoma medžiaga, nes įprasti skaičiavimai rodo, kad jos entropija sudaro tik 10^88. Liko trūkstamos tamsios masės entropija.
Kokio tipo juodosios skylės gali būti už tai atsakingos? Pasirodo, bet kuri juodoji skylė, didesnė nei 10^6 Saulės masių, sukeltų netoliese esančios medžiagos spiralę ir neleistų susidaryti galaktikoms. Viskas, kas mažesnė nei 10^-8 saulės masės, būtų išgaravęs.
Taigi daroma išvada, kad tamsioji medžiaga yra sudaryta iš juodųjų skylių, kurių masė yra nuo 10^6 iki 10^-8 Saulės masių.
Tačiau ši idėja taip pat turi problemų. Kaip šios juodosios skylės galėjo susidaryti tiek daug anksti Visatoje? Kažkas turėjo priversti materiją susikaupti tokiu mastu, kad susidarytų juodosios skylės. Tačiau niekas nenurodo, kaip tai galėjo nutikti dabartinėje infliacijos teorijoje, kuri aprašo, kaip augo ankstyvoji Visata.
skrybėlę nesunku išspręsti, tarkime, Frampton ir co: turėjo būti du infliacijos laikotarpiai. Pirmoji atvedė į didelio masto Visatos struktūrą, kurią matome ir kurią matavo erdvėlaiviai, tokie kaip WMAP. Antrasis paskatino susikaupimą, kuris sukūrė daugybę vidutinio dydžio pirminių juodųjų skylių.
Tai paaiškinimas, kurį lengviau suvokti nei tas, kuriame fizikos dėsniai turi keistis, kad sukurtų naujas tamsiosios medžiagos daleles. Bet tik tik.
Tačiau Framptono idėjas galima geriau patikrinti ieškant įrodymų apie šias pirmykštes juodąsias skyles, kurios turėtų sukelti mikrolęšių įvykius: ty jų gravitacija turėtų sutelkti šviesą iš už jų esančių žvaigždžių, žiūrint iš Žemės.
Tokius matavimus darosi vis lengviau, todėl artimiausioje ateityje turėtų būti įmanoma priimti arba atmesti Frampton idėjas.
Nuorodos:
arxiv.org/abs/1003.3356 : Juodosios skylės sudaro visą tamsiąją medžiagą
arxiv.org/abs/1001.2308 : Pirminės juodosios skylės kaip visa tamsioji medžiaga