_ Cum misiunea romană a NASA va vâna găuri negre primordiale

Astronomii au descoperit găuri negre variind de la câteva ori masa soarelui până la zeci de miliarde. Acum, un grup de oameni de știință a prezis că telescopul spațial roman Nancy Grace de la NASA ar putea găsi o clasă de găuri negre „greutate” care până acum au ocolit detectarea.

Astăzi, găurile negre se formează fie atunci când o stea masivă se prăbușește, fie când obiectele grele se îmbină. Cu toate acestea, oamenii de știință bănuiesc că găurile negre „primordiale” mai mici, inclusiv unele cu mase similare cu cele ale Pământului, s-ar fi putut forma în primele momente haotice ale universului timpuriu.

„Detectarea unei populații de negru primordial de masa Pământului. găurile ar fi un pas incredibil atât pentru astronomie, cât și pentru fizica particulelor, deoarece aceste obiecte nu pot fi formate prin niciun proces fizic cunoscut”, a spus William DeRocco, cercetător postdoctoral la Universitatea din California Santa Cruz, care a condus un studiu despre modul în care Roman ar putea dezvălui le.

O lucrare care descrie rezultatele a fost publicată în revista Physical Review D. „Dacă le găsim, va zgudui domeniul fizicii teoretice.”

Cel mai mic. găurile negre care se formează în zilele noastre se nasc atunci când o stea masivă rămâne fără combustibil. Presiunea sa exterioară scade pe măsură ce fuziunea nucleară se stinge, astfel încât atracția gravitațională spre interior câștigă remorcherul. Steaua se contractă și poate deveni atât de densă încât devine o gaură neagră.

Dar este necesară o masă minimă: de cel puțin opt ori mai mare decât cea a soarelui nostru. Stelele mai ușoare vor deveni fie pitice albe, fie stele neutronice.

Condițiile din universul foarte timpuriu, totuși, ar fi permis formarea unor găuri negre mult mai ușoare. Unul care cântărește masa Pământului ar avea un orizont de evenimente –– punctul de neîntoarcere pentru obiectele care intră în cădere –– aproximativ la fel de larg ca o monedă de cenți americani.

Așa cum se naște universul, oamenii de știință cred că a experimentat o fază scurtă, dar intensă, cunoscută sub numele de inflație, când spațiul s-a extins mai repede decât viteza luminii. În aceste condiții speciale, este posibil ca zonele care erau mai dense decât împrejurimile lor să se fi prăbușit pentru a forma găuri negre primordiale de masă mică.

În timp ce teoria prezice că cele mai mici ar trebui să se evapore înainte ca universul să-și atingă vârsta actuală, cei cu mase similare cu Pământul ar fi putut supraviețui.

Descoperirea acestor obiecte minuscule ar avea un impact enorm asupra fizicii și astronomiei.

„Ar afecta totul, de la formarea galaxiilor până la conținutul de materie întunecată din univers. la istoria cosmică”, a spus Kailash Sahu, astronom la Institutul de Știință al Telescopului Spațial din Baltimore, care nu a fost implicat în studiu. „Confirmarea identității lor va fi o muncă grea și astronomii vor avea nevoie de multă convingere, dar ar merita din plin.”

Observațiile au scos deja la iveală indicii că astfel de obiecte ar putea fi pândite în galaxia noastră. Găurile negre primordiale ar fi invizibile, dar ridurile din spațiu-timp au ajutat la adunarea unor posibili suspecți.

Microlensing este un efect de observație care apare deoarece prezența masei deformează țesătura spațiu-timp, cum ar fi imprima o minge de bowling pe care o pune pe o trambulina. De fiecare dată când un obiect intermediar pare să se deplaseze în apropierea unei stele de fundal din punctul nostru de vedere, lumina stelei trebuie să traverseze spațiu-timp deformat în jurul obiectului. Dacă alinierea este deosebit de apropiată, obiectul poate acționa ca o lentilă naturală, concentrând și amplificând lumina stelei de fundal.

Separați grupuri de astronomi folosind date din MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) – o colaborare care efectuează observații cu microlensing folosind Observatorul Universității Mount John din Noua Zeelandă – și OGLE (Experimentul Optical Gravitational Lensing) au găsit o populație neașteptat de mare de obiecte izolate de masă Pământului.

Teoriile de formare și evoluție a planetelor prezic anumite mase și abundențe de planete necinstite – lumi care cutreieră galaxia nelegate de o stea. Observațiile MOA și OGLE sugerează că există mai multe obiecte de masă Pământului care plutesc prin galaxie decât prevăd modelele.

„Nu există nicio modalitate de a face distincția între găurile negre de masa Pământului și planetele necinstite de la caz la caz. bază", a spus DeRocco. Dar oamenii de știință se așteaptă ca Roman să găsească de 10 ori mai multe obiecte în acest interval de masă decât telescoapele de la sol. „Roman va fi extrem de puternic în diferențierea dintre cele două din punct de vedere statistic.”

DeRocco a condus un efort de a determina câte planete necinstite ar trebui să fie în acel interval de masă și câte găuri negre primordiale ar putea discerne Roman între ele.

Găsirea găurilor negre primordiale ar dezvălui noi informații despre universul foarte timpuriu și ar sugera cu tărie că a avut loc într-adevăr o perioadă timpurie de inflație. Ar putea explica, de asemenea, un mic procent din misterioasa materie întunecată pe care oamenii de știință spun că constituie cea mai mare parte a masei universului nostru, dar până acum nu au putut să o identifice.

„Acesta este un exemplu interesant de ceva ce ar putea oamenii de știință suplimentari. face cu datele pe care Roman le va obține deja în căutarea planetelor”, a spus Sahu. „Și rezultatele sunt interesante dacă oamenii de știință găsesc sau nu dovezi că există găuri negre de masa Pământului. Ne-ar întări înțelegerea universului în ambele cazuri.”

(Fluierul)