Denna datorsimulerade bild visar ett supermassivt svart hål i kärnan av en galax. Det svarta området i mitten representerar det svarta hålets händelsehorisont, där inget ljus kan undkomma det massiva föremålets gravitationsgrepp. Det svarta hålets kraftfulla gravitation förvränger utrymmet runt det som en funhouse-spegel. Ljus från bakgrundsstjärnor sträcks ut och smetas ut när stjärnorna skummar av det svarta hålet. Kredit:NASA, ESA, och D. Coe, J. Andersson, och R. van der Marel (STScI)
Ett tvärvetenskapligt team av fysiker och astronomer vid University of Amsterdams GRAPPA Center of Excellence for Gravitation and Astroparticle Physics har utarbetat en ny strategi för att söka efter "ursprungliga" svarta hål producerade i det tidiga universum. Sådana svarta hål är möjligen ansvariga för gravitationsvåghändelserna som observerats av Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory.
I en tidning som dök upp i Fysiska granskningsbrev Denna vecka, forskarna visar specifikt att bristen på ljusa röntgen- och radiokällor i mitten av vår galax starkt ogillar möjligheten att dessa objekt utgör all mystisk mörk materia i universum.
Förekomsten av svarta hål tiotals gånger mer massiva än vår sol bekräftades nyligen av observation av gravitationsvågor, produceras av sammanslagning av par av massiva svarta hål, med LIGO-interferometern. Ursprunget till dessa föremål är oklart, men en spännande möjlighet är att de har sitt ursprung i det mycket tidiga universum, strax efter Big Bang. Det har föreslagits att dessa "ursprungliga" svarta hål kan utgöra all universums mörka materia – den mystiska substansen som verkar genomsyra alla astrofysiska och kosmologiska strukturer, och det är fundamentalt annorlunda än materia gjord av atomer som vi är bekanta med.
Ett tvärvetenskapligt team av UvA-fysiker och astronomer föreslog att söka efter ursprungliga svarta hål i vår galax genom att studera den röntgen- och radioemission som dessa objekt skulle producera när de vandrar genom galaxen och samlar gas från det interstellära mediet. Forskarna har visat att möjligheten att dessa objekt utgör all mörk materia i galaxen är starkt ogynnad av bristen på ljusa källor som observerats i det galaktiska centrumet.
"Våra resultat är baserade på en realistisk modellering av ansamlingen av gas i de svarta hålen, och av den strålning de avger, vilket är kompatibelt med aktuella astronomiska observationer. Dessa resultat är robusta mot astrofysiska osäkerheter', säger Riley Connors, Doktorand vid UvA och expert på svarta håls astrofysik. "Vad är ännu mer intressant", tillägger Daniele Gaggero, publikationens första författare, "är det med känsligare framtida radio- och röntgenteleskop, vår föreslagna sökstrategi kan tillåta oss att upptäcka en population av ursprungliga svarta hål i vår galax, även om deras bidrag till den mörka materien är litet.'
"En övertygande implementering av vår ursprungliga idé var möjlig tack vare den gemensamma ansträngningen av ett tvärvetenskapligt team av forskare vid GRAPPA Center of Excellence for Astropartikelfysik", säger Gianfranco Bertone, GRAPPA talesman. "Detta inkluderar teoretiker som studerar mörk materia och bildandet av svarta hål, astrofysiker som modellerar den efterföljande ackretionsprocessen, och astronomer som arbetar med radio- och röntgenobservationer.'
De nya rönen förväntas belysa bildandet och ursprunget av ursvarta hål såväl som av vanliga astrofysiska svarta hål som bildas när stjärnor kollapsar.
