Kosmologer foreslår en ny måde at danne primordiale sorte huller på

Hvad er mørkt stof? Hvordan dannes supermassive sorte huller? Primordiale sorte huller kan indeholde svaret på dette mangeårige spørgsmål. Leiden og kinesiske kosmologer har identificeret en ny måde, hvorpå disse hypotetiske objekter kunne fremstilles umiddelbart efter Big Bang. Deres forskning er blevet offentliggjort i Fysisk gennemgangsbreve .

I deres søgen efter at forstå universet, videnskabsmænd står over for nogle store uløste gåder. For eksempel, stjerner bevæger sig rundt i galakser, som om der er fem gange mere masse til stede end den observerede. Hvad gør omfatter dette mørke stof? Og endnu en gåde:Galakser rummer enorme sorte huller i deres kerne, vejer millioner af solmasser. I unge galakser, kollapsede stjerner havde ikke tid nok til at vokse sig så store. Hvordan opstod disse såkaldte supermassive sorte huller?

Kosmologer har foreslået en hypotetisk løsning, der kunne løse en af ​​begge gåder. Primordiale sorte huller, opstod kort efter Big Bang, har evnen til enten at forblive lille eller hurtigt få masse. I førstnævnte tilfælde, de er kandidater til mørkt stof. I sidstnævnte tilfælde, de kunne tjene som frø til supermassive sorte huller. Kosmolog Dong-Gang Wang fra Leiden Universitet og hans kinesiske kolleger Yi-Fu Cai, Xi Tong og Sheng-Feng Yan fra USTC University har rapporteret om en ny måde, hvorpå oprindelige sorte huller kunne have dannet sig omkring tiden for Big Bang.

Efter Big Bang, universet indeholdt små tæthedsforstyrrelser forårsaget af tilfældige kvanteudsving. Disse er store nok til at danne stjerner og galakser, men for små til at vokse til oprindelige sorte huller på egen hånd. Wang og hans samarbejdspartnere har identificeret en ny resonanseffekt, der gør primordiale sorte huller mulige ved at forstærke visse forstyrrelser selektivt. Dette fører til forudsigelsen om, at alle primordiale sorte huller skulle have omtrent samme masse. De smalle toppe i figur 1 viser en række mulige masser som følge af resonansen.

Levedygtig model

"Andre beregninger har forskellige måder at forstærke forstyrrelser på, men støder på problemer, " siger Wang. "Vi bruger resonans under inflation, da universet voksede eksponentielt kort efter Big Bang. Vores beregninger er enkle nok, så vi kan arbejde med det. I virkeligheden, mekanismen kan være mere kompliceret, men dette er en begyndelse. De smalle toppe, vi får, er iboende i mekanismen, fordi den bruger resonans."