A mini fekete lyukakat a Voyager 1 vizsgálata kizárta sötét anyag jelöltjeként

A sötét anyag természetének hosszú távú magyarázatát kizárhatták az öregedő Voyager 1 szonda megfigyelései - az emberiség legtávolabbi űrhajója.

A Voyager 1 szonda - amelyet 1977-ben indítottak és jelenleg 21,7 milliárd km-re fekszik a Földtől, miután elhagyta a Naprendszert hat évvel ezelőtt - segítette az elméleti fizikusokat annak meghatározásában, hogy egy hosszú ideje tartó elmélet, amely azonosítja a mini-fekete lyukakat - maradtak a Big Bang-ból - mint Lehet, hogy a sötét anyag nem megfelelő.

Alan Cummings, a kaliforniai Pasadena Kaliforniai Technológiai Intézet űrtudós, aki 1973 óta dolgozik a Voyager 1-en, és aki nem vett részt az elemzésben, meglepődött a szonda adatainak ilyen módon történő felhasználásáról: „Soha nem gondoltam, hogy mi” d bármilyen módon hozzájárulhat a sötét anyag tanulmányozásához. ”

A művész benyomása a Voyager 1-ről (NASA)

Mindaddig, amíg a sötét anyagot létezik, egyes csillagászok azt hitték, hogy ez fekete lyukakból állhat. Az elmélet kissé kedvezőtlen, mivel a sötét anyag 17: 3 arányban meghaladja az univerzumban a szokásos anyagot, ami azt jelenti, hogy nem lenne elegendő összeomló csillag elegendő mennyiségű fekete lyuk létrehozásához.

Ez azt jelenti, hogy a kapcsolatot csak a fekete lyukakra kell korlátozni, amelyek a korai világegyetemben a részecskék sűrű klaszterének összeomlásakor keletkeznek, még a csillagok kialakulása előtt. Ez azt is jelenti, hogy ezeknek a fekete lyukaknak rendkívül kicsinek és kisméretű klasztereknek kell lenniük, vagy ezek hatása a Földtől látható gravitációs lencse formájában (amikor egy intenzív gravitációs terület a tér-idő régiót megragadja olyan mértékben, hogy a fény meghajlik) ahogy elhalad rajta).

Bernard Carr, a londoni Queen Mary Egyetem kozmológusa, aki 40 évig dolgozott az ötlet mellett, elmondja a Science számára, hogy ezek a megfontolások korlátozzák az ősi fekete lyukak lehetséges tömegeit. A megengedett három lehetőség a következő: a nap tömegének tízszerese és tömege; körülbelül egy milliárdodik a napé; vagy annál kevesebb, mint a nap négyzetméterének felel meg - 10 milliárd tonnát. Ezek a legkisebb fekete lyukak csak annyira szélesek lennének, mint egy atommag.

A művész benyomása egy mini fekete lyukról

Ha ezek a mini fekete lyukak vannak, akkor az úgynevezett „Hawking sugárzást” fokozottabban kell sugárzniuk, mint a nagyobb fekete lyukakat. A kvantummechanikai hatások miatt elektronokat és pozitronokat kell előállítaniuk. Noha ez a sugárzás és a töltött részecskék nem feltétlenül észrevehetők a Naprendszer belsejéből a Nap mágneses tere miatt, a helioszféra - a Naprendszer kívülről megfigyelhetőnek kell lennie.

Tehát a helioszférán kívüli pozíciójától kezdve a Voyager 1-nek jó helyzetben kell lennie, hogy észlelje ezt a sugárzást. Ezt állítja Mathieu Boudaud és Marco Cirelli, a párizsi Sorbonne Egyetem teoretikusai egy, a Physical Review Letters-ben közzétett cikkben.

A Voyager 1 jelenlegi helyzete a napenergia-rendszeren kívül lehetővé teszi mini fekete lyukak keresését (https://theskylive.com/voyager1-tracker elérhető 19.01.01-én)

Mióta elhagyta a Naprendszert, a Voyager 1 kismértékű elektronokat és pozitronokat fedez fel, amelyeket kvantummechanikai hatásokkal lehet létrehozni a fekete lyukak eseményhorizontjának szélén. De még ha ezen részecskék mindegyik fekete lyukból származnak, nem elegendő annak igazolása, hogy a mini fekete lyukak mennyisége szükséges-e a Tejút anyagának 85% -áért. Valójában Boudard és Cirelli számítja, hogy ez a Tejút sötét anyagtartalmának csak körülbelül 1% -ára vonatkozik.

A detektálás hiánya nem zárja ki a sötét anyaggal jelölt nagyobb elsődleges fekete lyukakat, mivel ezek csaknem annyi Hawking-sugárzást vagy töltött részecskét eredményeznének, és ezért a Voyager 1 által nem észlelhető.

Egyrészt Carr-t nem zavarja a megállapítás: "Ez az alacsony tömegű ablak még soha nem volt a kedvencem, személyesen nem zavar, ha a megszorítások ezt kizárják."

Eredeti kutatás: https://arxiv.org/abs/1807.03075