Denna datasimulerade 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 tyngdkraft förvränger rymden runt det som en funhouse -spegel. Ljus från bakgrundsstjärnor sträcks och smetas när stjärnorna skummar vid det svarta hålet. Upphovsman:NASA, ESA, och D. Coe, J. Anderson, och R. van der Marel (STScI)
Ursvarta hål (PBH) är föremål som bildade bara bråkdelar av en sekund efter Big Bang, betraktas av många forskare bland de främsta kandidaterna för att förklara den mörka materiens natur, framför allt efter direkta observationer av gravitationsvågor från VIRGO- och LIGO-detektorerna 2016. "Vi har testat ett scenario där mörk materia består av icke-stjärniga svarta hål, bildas i uruniversum, "säger Riccardo Murgia, huvudförfattare till studien nyligen publicerad i Fysiska granskningsbrev . Forskningen utfördes tillsammans med hans kollegor Giulio Scelfo och Matteo Viel från SISSA - International School for Advanced Studies och INFN - Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (division Trieste) och Alvise Raccanelli från CERN.
"Urhål förblir hypotetiska föremål för tillfället, men de är tänkta i vissa modeller av uruniversumet, "säger Raccanelli från CERN." Föreslogs ursprungligen av Stephen Hawking 1971, de har kommit tillbaka i förgrunden under de senaste åren som möjliga kandidater för att förklara mörk materia. Man tror att mörk materia står för cirka 80 procent av all materia som finns i universum, så att förklara bara en liten del av det skulle vara en stor prestation. Letar efter bevis för förekomsten av PBH, eller utesluter deras existens, ger oss också information av betydande relevans om det fysiska i uruniversumet. "
Kosmiska skogar och spindelväv
I det här arbetet, forskarna koncentrerade sig på överflödet av PBH som är 50 gånger mer massiva än solen. Kortfattat, forskarna har försökt att bättre beskriva flera parametrar kopplade till deras närvaro (specifikt massa och överflöd) genom att analysera interaktionen mellan ljuset som avges från extremt avlägsna kvasarer med den kosmiska banan, ett nätverk av trådar som består av gas och mörk materia som finns i hela universum.
Inom denna täta väv, forskarna har koncentrerat sig på den så kallade Lyman-alfaskogen, växelverkan mellan fotoner och väte i kosmiska filament, som presenterar egenskaper som är nära kopplade till den mörka materiens grundläggande natur.
Mellan superdatorer och teleskop
Simuleringar som utförts med hjälp av Ulysses superdator av SISSA och ICTP har kunnat reproducera interaktionerna mellan fotoner och väte. Modellerna har jämförts med verkliga interaktioner som upptäcktes av Keck -teleskopet på Hawaii. Forskarna kunde sedan spåra flera egenskaper hos ursprungliga svarta hål för att förstå effekterna av deras närvaro.
"Vi använde en dator för att simulera fördelningen av neutralt väte på sub-galaktiska skalor, som manifesterar sig i form av absorptionslinjer i spektra av avlägsna källor, "säger Murgia." Att jämföra resultaten av våra simuleringar med de observerade uppgifterna, det är möjligt att fastställa gränser för massan och överflödet av urhurtsvarta hål och avgöra om och i vilken utsträckning sådana kandidater utgör mörk materia. "
Resultaten av studien tycks missgynna så att all mörk materia består av en viss typ av urhål (de med en massa större än 50 gånger solens) men de utesluter inte helt att de kan utgöra en bråkdel av det.
"Vi har utvecklat ett nytt sätt att enkelt och effektivt utforska alternativa scenarier för den vanliga kosmologiska modellen, enligt vilken mörk materia istället skulle bestå av svagt interagerande massiva partiklar (WIMP). "
Dessa resultat, viktigt för konstruktionen av nya teoretiska modeller och för utvecklingen av nya hypoteser om den mörka materiens natur, erbjuder mycket mer exakta indikationer för att spåra den invecklade vägen till att förstå ett av kosmos största mysterier.
