Τετάρτη, 31 Μαΐου 2017

Θα μπορούσαν οι αρχέγονες μαύρες τρύπες να είναι η σκοτεινή ύλη;

Όταν πολλοί από εμάς σκεφτόμαστε τις μαύρες τρύπες νομίζουμε ότι πρόκειται για ένα τεράστιο κοσμικό αντικείμενο που απορροφά τα πάντα γύρω του. Ωστόσο, υπάρχει και η δυνατότητα να υπάρχουν μικρές μαύρες οπές. "Η θεωρία της σχετικότητας του Αϊνστάιν επιτρέπει τις μαύρες τρύπες", λέει ο Michael Kesden, ένας θεωρητικός φυσικός στο Πανεπιστήμιο της Νέας Υόρκης, “αλλά δεν ορίζει ένα μέγεθος. Είναι λοιπόν πολύ πιθανό ότι το πρώιμο σύμπαν παρήγαγε πολύ μικρές μαύρες τρύπες. Αυτές θα έλκουν σαν τις τεράστιες μαύρες τρύπες, επιπλέοντας μέσα στο σύμπαν και φτιάχνοντας δίκτυα. "
 
“Γνωρίζουμε ότι περίπου το 25% της ύλης στο σύμπαν είναι η σκοτεινή ύλη, αλλά δεν ξέρουμε τι είναι," λέει ο Michael Kesden."Υπάρχουν πολλές διαφορετικές θεωρίες για το τι θα μπορούσε να είναι η σκοτεινή ύλη , αλλά πιστεύουμε ότι μία εναλλακτική λύση μπορεί να είναι οι πολύ μικρές αρχέγονες μαύρες τρύπες."
 
Ο Kesden συνεργάστηκε με τον Shravan Hanasoge, από το Πανεπιστήμιο του Πρίνστον και το Ινστιτούτο Max Planck, για να εκπονήσει μια μέθοδο της χρησιμοποίησης των ηλιακών ταλαντώσεων για να καθοριστεί αν μια μικρή, αρχέγονη μαύρη τρύπα διαπέρασε ένα άστρο. Εάν τα δεδομένα μπορούν να αποδείξουν ότι αυτές οι μικρές μαύρες τρύπες που σχηματίστηκαν κοντά στις απαρχές του σύμπαντος υπάρχουν, θα μπορούσαν να γίνουν καλοί υποψήφιοι για την σκοτεινή ύλη.
 
Την εργασία τους μπορεί να την δει κανείς στο Physical Review Letters: “Transient Solar Oscillations Driven by Primordial Black Holes."
 
"Η προσέγγισή μας εξετάζει τι θα συμβεί εάν έχετε σκοτεινή ύλη από αρχέγονες μαύρες τρύπες, που διέρχονται από τον ήλιο," λέει ο Kesden. “Ήταν μια σκέψη εδώ και καιρό, αλλά κανείς δεν είχε κάνει τους υπολογισμούς που κάναμε τώρα."
 
Ο Kesden εξηγεί ότι ο ήλιος δημιουργεί την ενέργεια του από την πυρηνική σύντηξη στο κέντρο του: “Υπάρχει μια ισορροπία μεταξύ της προς τα έξω πίεσης λόγω της ενέργειας που απελευθερώνεται από τη σύντηξη και της προς το εσωτερικό δύναμης της βαρύτητας. Αν ο ήλιος, ή οποιοδήποτε αστέρι, ενοχληθεί από κάτι εξωτερικό αμέσως θα ‘ταρακουνηθεί’ λίγο. "
 
"Μία μικρή, αρχέγονη μαύρη τρύπα θα ήταν στο μέγεθος ενός ατόμου, αλλά θα έχει τη μάζα ενός αστεροειδή,” επισημαίνει ο ίδιος. "Το ισχυρό βαρυτικό της πεδίο, καθώς διασχίζει τον ήλιο, θα τον συμπιέζει, στη συνέχεια θα τον αφήνει, αναγκάζοντας έτσι τον ήλιο να ταλαντώνεται πριν τελικά σταματήσει."
 
Η ιδέα των επιστημόνων είναι να μετρηθεί η ταλάντωση και να προσδιοριστεί τι την προκάλεσε." Ο Shravan Hanasoge έγραψε ένα πρόγραμμα για να μας βοηθήσει με μια προσομοίωση ώστε να δούμε με τι θα έμοιαζε ο ήλιος, αν μια αρχέγονη μαύρη τρύπα τον διαπερνούσε. Η μικρότερη μάζα που θα ήταν ανιχνεύσιμη είναι 1021 γραμμάρια, " συνεχίζει ο Kesden.
 
Τώρα που οι Kesden και Hanasoge ξέρουν τι να ψάξουν, είναι δυνατή η μέτρηση των διακυμάνσεων στα διάφορα αστέρια. Επειδή αυτές οι αρχέγονες μαύρες τρύπες πιστεύεται ότι κινούνται μέσα στο σύμπαν, θα πρέπει να μπορούν να παρατηρηθούν σε διάφορα αστέρια. "Ξέροντας για την συνολική ποσότητα της σκοτεινής ύλης στο σύμπαν, θα πρέπει να είμαστε σε θέση να καθορίσουμε πόσο συχνά μια αρχέγονη μαύρη τρύπα θα περνά μέσα από τον ήλιο – αν φυσικά είναι η σκοτεινή ύλη," λέει ο Kesden. Δυστυχώς, η σκοτεινή ύλη θα διέρχονται απλώς από τον ήλιο κάθε λίγα εκατομμύρια χρόνια. "Είναι πολύ μεγάλο χρονικό διάστημα για να κοιτάζουμε τον ήλιο μας, περιμένοντας για κάποιο φαινόμενο."
 
Αντί όμως να περιμένουμε εκατομμύρια χρόνια για να περάσει μια αρχέγονη μαύρη τρύπα μέσα από τον ήλιο μας, είναι δυνατό να παρακολουθήσουμε εκατομμύρια άστρων. Ένα από αυτά τα αστέρια θα συναντήσει πιθανόν μια αρχέγονη μαύρη τρύπα κάθε λίγα χρόνια. Ο Kesden επισημαίνει ότι οι τρέχουσες και μελλοντικές διαστημικές αποστολές θα μπορούσαν να συλλέξουν τα απαραίτητα στοιχεία.
 
"Είναι πιθανό να ψάξουμε στα δεδομένα που συλλέγονται από αστροσεισμικές αποστολές για τα γεγονότα αυτά, τώρα που ξέρουμε τι να ψάξουμε. Κάποιος θα μπορούσε ακόμη και να κοιτάξει μέσα από τα δεδομένα που συλλέχθηκαν κατά το παρελθόν για να προσπαθήσει να εντοπίσει αυτές τις ταλαντώσεις. "
 
“Στον επιταχυντή LHC, ορισμένοι επιστήμονες προσπαθούν να καθορίσουν εάν η υπερσυμμετρία είναι η σκοτεινή ύλη," λέει ο Kesden. “Αλλά αν δεν βρεθεί στον LHC, οι άνθρωποι θα αρχίσουν να ψάχνουν για άλλες εναλλακτικές λύσεις, και οι αρχέγονες μαύρες τρύπες μπορεί να είναι η απάντηση στο εκκρεμές ζήτημα του τι είναι η σκοτεινή ύλη."