«Это исследование – усилие объединить широкий набор идей и наблюдений, чтобы проверить, как хорошо они соответствуют, и подгонка удивительно хороша», сказал Александр Кашлинский, астрофизик в НАСА Годдар. «Если это правильно, то все галактики, включая наше собственное, включены в обширной сфере черных дыр каждый приблизительно 30 раз масса солнца».В 2005 Kashlinsky принудил команду НАСА использования астрономов Космический телескоп Спитцера исследовать второстепенный жар инфракрасного света в одной части неба.
Исследователи сообщили о чрезмерной неоднородности в жаре и пришли к заключению, что это было, вероятно, заставлено совокупным светом первых источников осветить вселенную больше чем 13 миллиардов лет назад. Последующие исследования подтвердили, что этот космический инфракрасный фон (CIB) показал подобную неожиданную структуру в других частях неба.В 2013 другое исследование выдержало сравнение, как космический фон рентгена (CXB), обнаруженный Чандрой НАСА, делает рентген Обсерватории по сравнению с CIB в той же самой области неба. Первые звезды излучали главным образом оптический и ультрафиолетовый свет, который сегодня протянут в инфракрасный расширением пространства, таким образом, они не должны значительно способствовать CXB.
Все же неправильный жар низкоэнергетического рентгена в CXB соответствовал неоднородности CIB вполне хорошо. Единственный объект, который мы знаем этого, может быть достаточно ярким через это широкое, энергетический диапазон – черная дыра. Исследовательская группа пришла к заключению, что исконные черные дыры, должно быть, были в изобилии среди самых ранних звезд, составив, по крайней мере, об одной из каждых пяти из источников, способствующих CIB.
Природа темной материи остается одной из самых важных нерешенных проблем в астрофизике. Ученые в настоящее время одобряют теоретические модели, которые объясняют темную материю как экзотическую значительную частицу, но до сих пор ищет, не поднялись, свидетельствуют эти гипотетические частицы, на самом деле существуют. НАСА в настоящее время исследует эту проблему как часть ее Альфы Магнитные миссии Космического телескопа Гамма-луча Спектрометра и Ферми.«Эти исследования обеспечивают все более и более чувствительные результаты, медленно сокращая коробку параметров, где частицы темной материи могут скрыться», сказал Кашлинский. «Отказ найти их привел к возобновившемуся интересу к изучению, как хорошо исконные черные дыры – черные дыры, сформированные в первой доле вселенной секунды – могли работать темной материей».
Физики обрисовали в общих чертах несколько путей, которыми горячая, быстро расширяющаяся вселенная могла произвести исконные черные дыры через первые тысячные части секунды после Большого взрыва. Чем более старый вселенная – когда эти механизмы утверждаются, тем больше черные дыры могут быть.
И потому что окно для создания их служит только крошечную долю первой секунды, ученые ожидают, что исконные черные дыры показали бы узкий ассортимент масс.14 сентября гравитационные волны, произведенные парой слияния черных дыр 1,3 миллиарда световых лет далеко, были захвачены Лазерной Обсерваторией Гравитационной волны Интерферометра (LIGO) сооружения в Хенфорде, Вашингтоне, и Ливингстоне, Луизиана. Это событие отметило самое первое обнаружение гравитационных волн, а также первое прямое обнаружение черных дыр.
Сигнал предоставил ученым LIGO информацию о массах отдельных черных дыр, которые были 29 и 36 раз массой солнца, плюс или минус приблизительно четыре солнечных массы. Эти ценности были и неожиданно большими и удивительно подобными.«В зависимости от механизма на работе у исконных черных дыр могли быть свойства, очень похожие на то, что обнаружил LIGO», объяснил Кашлинский. «Если мы принимаем дело обстоит так, что LIGO поймала слияние черных дыр, сформированных в ранней вселенной, мы можем посмотреть на последствия, которые это имеет на нашем понимании того, как космос в конечном счете развился».
В его новой работе, опубликованной 24 мая в Астрофизических Письмах о Журнале, Кашлинский анализирует то, что, возможно, произошло, если темная материя состояла из населения черных дыр, подобных обнаруженным LIGO. Черные дыры искажают распределение массы в ранней вселенной, добавляя маленькое колебание, у которого есть последствия сотни миллионов лет спустя, когда первые звезды начинают формироваться.Большую часть первых 500 миллионов лет вселенной обычное вещество осталось слишком горячим, чтобы соединиться в первые звезды. Темная материя была незатронута высокой температурой, потому что безотносительно ее характера это, прежде всего, взаимодействует через силу тяжести.
Соединяясь взаимным притяжением, темная материя сначала разрушилась в глыбы, названные мини-ореолами, которые обеспечили гравитационное семя, позволяющее обычное вещество накопиться. Горячий газ разрушился к мини-ореолам, приводящим к карманам газа, достаточно плотного, чтобы далее разрушиться самостоятельно в первые звезды. Kashlinsky показывает, что, если черные дыры играют роль темной материи, этот процесс происходит более быстро и легко производит шероховатость CIB, обнаруженного в данных Спитцера, даже если только небольшой части мини-ореолов удается произвести звезды.Поскольку космический газ попал в мини-ореолы, их составляющие черные дыры естественно захватят часть его также.
Вопрос, падающий к черной дыре, нагревается и в конечном счете производит рентген. Вместе, инфракрасный свет от первых звезд и рентген от газа, попадающего в черные дыры темной материи, могут составлять наблюдаемое соглашение между неоднородностью CIB и CXB.Иногда, некоторые исконные черные дыры пройдут достаточно близко, чтобы быть гравитационно захваченными в двоичные системы счисления. Черные дыры в каждом из этих наборов из двух предметов, по эрам, испустят гравитационную радиацию, потеряют орбитальную энергию и спираль внутрь, в конечном счете сливая в более крупную черную дыру как событие наблюдаемую LIGO.
«Будущий LIGO, который наблюдающие пробеги скажут нам намного больше о населении вселенной черных дыр, и это не будет задолго до того, как мы будем знать, поддержан ли сценарий, который я обрисовываю в общих чертах или, или исключен», сказал Кашлинский.Kashlinsky возглавляет научную команду, сосредоточенную в Годдаре, который участвует в миссии Евклида Европейского космического агентства, которая, как в настоящее время намечают, начнет в 2020.
Проект, названный LIBRAE, позволит обсерватории исследовать исходное население в CIB с высокой точностью и определить, какая часть была произведена черными дырами.