Bild https://news.miami.edu En flygbild av Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) i Livingston, Louisiana varifrån det 2025 upptäcktes en ovanlig gravitationssignal från universums början. Bild: Med tillstånd av LIGO
Det kan ta år att bevisa, men några astrofysiker vid University of Miami kan stå på tröskeln till ett vetenskapligt genombrott av att bekräfta existensen av uråldriga svarta hål och deras roll i ett av kosmologins största och olösta mysterier tiden vid BigBang.
En teori beskriver att de första svarta hålen bildades inom den första bråkdelen av en sekund efter Big Bang. Men om de kan bekräftas kan dessa första svarta hål ha varierat i storlek från en asteroids storlek till betydligt större hål och detta kan även förklara den mörka materians natur. Då den osynliga materia som utgör cirka 25 procent av all materia i universum och fungerar som gravitationen som håller galaxers stjärnor samman i en galax och bör ha bildats även den vid BigBang.
Teorin att den mörka materien bildades spontant ur denna enorma mängd energi, precis som den vanliga (synliga) materien gjorde då.
"Vi tror att vår studie kommer att hjälpa till att bekräfta att de svarta hålen faktiskt existerar så tidigt," beskriver Nico Cappelluti, docent vid College of Arts and Sciences fysikinstitution, om den forskning han och doktoranden Alberto Magaraggia har genomfört (om de första svarta hålens existens).
Forskningen bygger direkt på den senaste potentiella upptäckten av ett subsolart svart hål (ett svart hål i som ses i riktning mot jorden ) upptäckt av Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) vilket i slutet av 2025 upptäckte en ovanlig signal från en gravitationsvåg i form av en osynlig krusning i rumtidens väv orsakad av våldsamma processer likt en kollisionen mellan två svarta hål.
De vanligaste svarta hålen bildas genom att en supernova sker när en massiv stor stjärna exploderar i slutet av sin existens och resten blir ett svart hål. Svarta håls massor kan variera från några gånger större än vår sols massa till miljarder solmassor,"beskriver Cappelluti. I november 2025 utfärdade LIGO en automatisk varning för en sammansmältning där minst ett av objekten vägde mindre än 1 solmassa vilket antyder ytoligehten av att det var ett uråldrigt svart hål.
Man frågade sig då om det var ett kosmiskt genombrott eller kanske ett falskt alarm och enbart ett brus i LIGO:s massiva detektorer vilket en del astrofysiker tror än i dag.
Cappelluti och Magaraggia är däremot övertygade om att det LIGO upptäckte signaturen från ett uråldrigt svart hål i det tidiga universums högdensitetsmiljö långt innan stjärnor bildades. De hoppas att deras fortsatta forskning ska bevisa detta.
"Vi försökte uppskatta hur många uråldriga svarta hål som kan finnas i universum och hur många av dem LIGO kommer att upptäcka," beskriver Magaraggia. "Våra resultat är uppmuntrande. Vi förutspår att subsolare svarta hål som det LIGO kan ha observerat borde vara sällsynta vilket stämmer överens med hur sällan sådana händelser hittills har setts."
Det var de banbrytande sovjetiska vetenskapsmännen Yakov Zeldovich och Igor Novikov, som arbetade under kalla krigets begränsningar som var de första att föreslå existensen av uråldriga svarta hål. I början av 1970-talet utvecklade den välkände teoretiske fysikern Stephen Hawking deras arbete och föreslog att dessa mystiska objekt borde finnas i stort antal och strålar ut energi som kan förklara mysteriet med mörk materias bildning.
När LIGO blev operativt och i drift hjälpte det till att ge de tidigaste bevisen för deras ovan personers teorier. Instrumentet upptäckte första gravitationsvågen den 14 september 2015 vilket inledde en ny era inom astronomin och gav bevis för Albert Einsteins allmänna relativitetsteori.
Det enorma observatoriet LIRGO består av anläggningar i Hanford, Washington, och Livingston, Louisiana. LIRGO arbetar i samordning med Virgo-gravitationsvågsdetektorn i Italien och det underjordiska KAGRA-observatoriet i Japan och bildar ett nätverk känt som LVK och letar efter svarta hål områden i rymden så kompakta att dessa håls gravitation hindrar allt inklusive ljus från att undkomma.
Framtida uppgraderingar av LIGO kommer att göra observatoriet än mer känsligt. Instrumentet, som består av två L-formade detektorer med 4 km långa vakuumarmar kommer fortfarande inte att kunna se konkreta gravitationsvågor från Big Bang. Den är egentligen utformad för att upptäcka högfrekventa vågor från relativt nyligen inträffade våldsamma stjärnhändelser (som gravitationsvågor från supernovor).
Gravitationsvågsdetektorer i framtiden kommer däremot att kunna se mycket djupare in i kosmos, beskriver Cappelluti. Europeiska rymdorganisationens Laser Interferometer Space Antenna ( LISA) vilket skjuts upp i rymden 2035 anses kunna upptäcka gravitationsvågor från de tidigaste epokerna efter Big Bang.
Studien av signalerna kommer att publiceras i ett kommande nummer av Astrophysical Journal men kan läsas redan här.
För min del tror jag
att de svarta hål kom till samtidigt som BigBang skedde. Kanske de är rester av
ett tidigare universum som över tid blev så packat av materia att det blev till
en så sluten och liten area att det exploderade och bildade vårt universum i det vi kallar BigBang.
Inga kommentarer:
Skicka en kommentar