Några år sedan, LIGO/Virgo-samarbetet upptäckte gravitationella vågor som härrör från en sammanslagning av binärt svart hål med hjälp av de två detektorerna från Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). Detta ledde så småningom till observation av svarta hål med massor som är ungefär 30 gånger solens massa. Sedan dess, forskare världen över har undersökt dessa svarta hål, undersöker specifikt om de kan ha ursprungligt ursprung, vilket betyder att de producerades i det tidiga universum innan stjärnor och galaxer bildades.

Hooman Davoudiasl, en teoretisk fysiker vid Brookhaven National Laboratory i New York, har nyligen introducerat en ny teori som tyder på att de svarta hålen som observerats av LIGO/Virgo -samarbetet härstammar från en första ordnings övergång av kvarkfängsel. I hans tidning, publicerad i Fysiska granskningsbrev , Davoudiasl implementerade denna idé med hjälp av en ljus skalär som kan visa sig vara en bra kandidat för mörk materia.

Nyligen upptäckta av LIGO/Virgo -samarbetet tyder på att det finns flera svarta hål som har liknande massor (cirka 30 solmassor). Detta tyder på att det kan finnas en population av svarta hål som kännetecknas av ett typiskt massvärde.

"Denna population kan vara associerad med stjärnutveckling och vissa astrofysiska förhållanden, men ett ursprungligt ursprung kan också vara en potentiell förklaring, "Hooman Davoudiasl, forskaren som genomförde studien, berättade för Phys.org. "Den senare möjligheten är ganska spännande, men hur sådana föremål kan bildas i det tidiga universum är en öppen fråga. "

En mekanism som potentiellt kan leda till framställning av ursprungliga svarta hål (PBH) är en abrupt kosmologisk fasövergång, vilket är något liknande övergången från ånga till vätska som uppstår när vatten kondenserar på en kall yta. Ett exempel på denna fasövergång i det tidiga universum kan vara kylning av het plasma som består av kvarker och gluoner, som kan ha inträffat när universum expanderat, och de började binda till protoner och neutroner.

Enligt nuvarande fysiksteorier, dock, Det finns två viktiga problem med detta scenario. För det första, övergången skulle inte vara abrupt, och för det andra, det skulle sannolikt leda till produktion av PBH med en massa som liknar solens, snarare än massor 10 eller fler gånger större.

"I mitt papper, Jag bestämde mig för att undersöka under vilka ytterligare antaganden, från ännu okända fenomen, bilden ovan kan förändras på ett sätt som bidrar till en "ur" förklaring av svarta hålspopulationen som observerats av LIGO/Virgo, "Sa Davoudiasl.

Förklaringen han föreslog är baserad på en mångårig teoretisk konstruktion som tyder på att om det finns tre eller flera lätta kvarkar, övergången från den heta kvark-gluonplasma till kärnpartiklar kan, faktiskt, vara abrupt. Den nuvarande standardfysikteorin som har testats omfattande, dock, säger att i detta scenario, endast två kvarkar är tillräckligt lätta; Således, övergången skulle inte vara abrupt (dvs. det skulle inte vara en första ordnings fasövergång).

"Min idé var att se hur man kan ordna den här situationen att förändras i det tidiga universum, så att övergången är abrupt, men återställ sedan standardbilden senare, motsvarande väletablerade experimentella data i dag, "Förklarade Davoudiasl.

Davoudiasl ville i huvudsak visa att under vissa förhållanden som motsvarar nya fysiska ingredienser, tre eller flera lätta kvarkar kan, faktiskt, har funnits i det tidiga universum medan övergången till kärnämne ägde rum. Detta skulle i slutändan innebära en första ordnings fasövergång, möjliggör produktion av PBH med massor som liknar dem som observerades av LIGO/Virgo -samarbetet.

"Mitt förslag tillåter att kvarkerna uppnår massorna som vi observerar idag efteråt, "Sa Davoudiasl." Men intressant, genom att göra antalet ljuskvarkar större, man driver också massorna av PBH:erna som skulle kunna produceras till större värden, närmare befolkningens observerade av LIGO/Virgo. "

Idén som introducerades av Davoudiasl i hans senaste tidning kan förklara produktionen av PBH:erna observerade av LIGO/Virgo -teamet. Dessutom, det kan belysa varför deras massor är större än vad man kan förvänta sig baserat på nuvarande fysiksteorier.

"Att göra övergången abrupt på det sätt jag föreslog underlättar inte bara produktionen av PBH, men gör också deras förväntade massor tyngre, närmar sig dem som observerats av LIGO/Jungfrun genom gravitationella vågor, "Davoudiasl tillagd." Dessutom, mitt förslag använder en mycket lätt hypotetisk partikel vars dynamik styr variationen av kvarkmassor från mycket små till deras observerade värden idag. "

Intressant, det hypotetiska "ljusfält" som behandlas i Davoudiasls teori kan ha rätt egenskaper för att vara den mörka materia i universum som otaliga forskare har undersökt och sökt. Faktiskt, de svarta hålen som observerats av LIGO/Virgo -samarbetet kanske bara står för en liten del av mörk materia, på grund av olika begränsningar.

"Det allmänna ämnet för icke-standardiserade kosmologier är värt att tänka på ytterligare, "Säger Davoudiasl." Att modifiera några av våra vanliga antaganden om det tidiga universum kan potentiellt leda till nya insikter om öppna frågor inom fysik och kosmologi. "

© 2019 Science X Network