Hvordan NASAs romerske mission vil jage efter oprindelige sorte huller

Ligesom universet blev født, tror forskerne, at det oplevede en kort, men intens fase kendt som inflation, når rummet udvidede sig hurtigere end lysets hastighed. Under disse særlige forhold kan områder, der var tættere end deres omgivelser, være kollapset og dannet oprindelige sorte huller med lav masse.

Mens teorien forudsiger, at de mindste bør fordampe, før universet har nået sin nuværende alder, kunne dem med masser svarende til Jorden have overlevet.

At opdage disse små objekter ville have en enorm indflydelse på fysik og astronomi.

"Det ville påvirke alt fra galaksedannelse til universets indhold af mørkt stof til kosmisk historie," sagde Kailash Sahu, en astronom ved Space Telescope Science Institute i Baltimore, som ikke var involveret i undersøgelsen. "At bekræfte deres identiteter vil være hårdt arbejde, og astronomer vil have brug for en masse overbevisning, men det ville være det værd."

Tips om skjulte husmænd

Observationer har allerede afsløret spor af, at sådanne objekter kan gemme sig i vores galakse. Primordiale sorte huller ville være usynlige, men rynker i rum-tid har hjulpet med at samle nogle mulige mistænkte.

Mikrolinsing er en observationseffekt, der opstår, fordi tilstedeværelsen af ​​masse fordrejer rum-tidens stof, ligesom det aftryk, en bowlingkugle laver, når den sættes på en trampolin. Hver gang et mellemliggende objekt ser ud til at drive nær en baggrundsstjerne fra vores udsigtspunkt, skal stjernens lys krydse den skæve rumtid rundt om objektet. Hvis justeringen er særligt tæt, kan objektet fungere som en naturlig linse, der fokuserer og forstærker baggrundsstjernens lys.

Separate grupper af astronomer, der bruger data fra MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) – et samarbejde, der udfører mikrolinseobservationer ved hjælp af Mount John University Observatory i New Zealand – og OGLE (the Optical Gravitational Lensing Experiment) har fundet en uventet stor population af isolerede Jordmasseobjekter.

Planetdannelse og evolutionsteorier forudsiger visse masser og overflod af slyngelplaneter – verdener, der strejfer rundt i galaksen ubundet til en stjerne. MOA- og OGLE-observationerne tyder på, at der er flere jordmasseobjekter, der driver gennem galaksen, end modeller forudsiger.

"Der er ingen måde at skelne mellem sorte huller i jordmassen og slyngelplaneter fra sag til sag," sagde DeRocco. Men videnskabsmænd forventer, at Roman finder 10 gange så mange objekter i dette masseområde end jordbaserede teleskoper. "Roman vil være ekstremt magtfuld til at skelne mellem de to statistisk."

DeRocco førte et forsøg på at bestemme, hvor mange slyngelplaneter der skulle være i det masseområde, og hvor mange oprindelige sorte huller Roman kunne skelne blandt dem.

At finde primordiale sorte huller ville afsløre ny information om det meget tidlige univers og ville kraftigt antyde, at en tidlig periode med inflation faktisk fandt sted. Det kunne også forklare en lille procentdel af det mystiske mørkt stof, videnskabsmænd siger, udgør hovedparten af ​​vores universs masse, men de har hidtil ikke været i stand til at identificere.

"Dette er et spændende eksempel på noget ekstra videnskabsmænd kunne gøre med data, som Roman allerede vil få, når den søger efter planeter," sagde Sahu. "Og resultaterne er interessante, uanset om videnskabsmænd finder beviser for, at der eksisterer sorte huller i jordmassen. Det ville styrke vores forståelse af universet i begge tilfælde."

Flere oplysninger: William DeRocco et al., Revealing terrestrial-masse primordiale sorte huller med Nancy Grace Roman Space Telescope, Physical Review D (2024). DOI:10.1103/PhysRevD.109.023013. På arXiv :DOI:10.48550/arxiv.2311.00751

Journaloplysninger: Fysisk gennemgang D , arXiv

Leveret af NASA