Forskere udtænker en ny strategi til at søge efter gamle sorte huller

Et tværfagligt team af fysikere og astronomer ved University of Amsterdams GRAPPA Center of Excellence for Gravitation and Astropartikelfysik har udtænkt en ny strategi til at søge efter "ursprængelige" sorte huller produceret i det tidlige univers. Sådanne sorte huller er muligvis ansvarlige for gravitationsbølgehændelser observeret af Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.

I et blad, der udkom i Fysisk gennemgangsbreve denne uge, forskerne viser specifikt, at manglen på lysstærke røntgen- og radiokilder i midten af ​​vores galakse stærkt misfordrer muligheden for, at disse objekter udgør alt det mystiske mørke stof i universet.

Eksistensen af ​​sorte huller, der er titusinder mere massive end vores sol, blev for nylig bekræftet af observation af gravitationsbølger, produceret ved sammensmeltning af par af massive sorte huller, med LIGO interferometer. Oprindelsen af ​​disse objekter er uklar, men en spændende mulighed er, at de opstod i det meget tidlige univers, kort efter Big Bang. Det er blevet antydet, at disse 'primordiale' sorte huller kan udgøre alt universets mørke stof – det mystiske stof, der ser ud til at gennemtrænge alle astrofysiske og kosmologiske strukturer, og det er fundamentalt forskelligt fra det stof, der er lavet af atomer, som vi kender.

Et tværfagligt team af UvA-fysikere og astronomer foreslog at søge efter oprindelige sorte huller i vores galakse ved at studere røntgen- og radioemissionen, som disse objekter ville producere, når de vandrer gennem galaksen og opsamler gas fra det interstellare medium. Forskerne har vist, at muligheden for, at disse objekter udgør alt det mørke stof i galaksen, er stærkt misfordelt af manglen på lyse kilder observeret i det galaktiske centrum.

"Vores resultater er baseret på en realistisk modellering af tilvæksten af ​​gas på de sorte huller, og af den stråling de udsender, som er kompatibel med aktuelle astronomiske observationer. Disse resultater er robuste over for astrofysiske usikkerheder', siger Riley Connors, Ph.d.-studerende ved UvA og ekspert i sorte huls astrofysik. 'Hvad er endnu mere interessant', tilføjer Daniele Gaggero, første forfatter til publikationen, 'er det med mere følsomme fremtidige radio- og røntgenteleskoper, vores foreslåede søgestrategi kan give os mulighed for at opdage en population af primordiale sorte huller i vores galakse, selv om deres bidrag til det mørke stof er lille.'

"En overbevisende implementering af vores oprindelige idé var mulig takket være den kollektive indsats fra et tværfagligt team af forskere ved GRAPPA Center of Excellence for Astroparticle Physics", siger Gianfranco Bertone, GRAPPA talsmand. "Dette inkluderer teoretikere, der studerer mørkt stof og dannelsen af ​​sorte huller, astrofysikere modellerer den efterfølgende tilvækstproces, og astronomer, der arbejder med radio- og røntgenobservationer.'

De nye fund forventes at kaste lys over dannelsen og oprindelsen af ​​primordiale sorte huller samt standard astrofysiske sorte huller, der dannes, når stjerner kollapser.