Миниатюрните и почти неуловими първични черни дупки вероятно са един от мистериозни източници на масата, допринасяща за тъмната материя. Животът им в открития Космос е значително кратък, но през последните години астрофизиците се питат какво ще стане, ако тези черни дупки са разположени в ядрото на неутронните звезди?
С течение на времето подобни черни дупки ще сраснат с неутронната звезда и буквално ще я погълнат отвътре. Все още не знаем със сигурност дали подобни хипотетични системи съществуват, но нов научен труд, публикуван в arXiv и очакващ анонимно рецензиране, изчисли в рамките на какъв точно период би се случило подобно поглъщане.
Това от своя страна би могло да послужи за анализ на сегашната популация от неутронни звезди – анализ, който да ограничи естеството на черните дупки, на които гледаме като на потенциални кандидати, допринасящи за масата на тъмната материя. При това независимо дали са първични, датиращи от времето на Големия взрив или черни дупки, формирали се във вътрешността на неутронни звезди.
Въпреки че не знаем какво точно представлява тъмната материя, тя е изключително фундаментална по отношение на знанията ни за Вселената. Не съществува достатъчно материя, която можем да идентифицираме директно (нормална материя) и която да обясни съществуването на цялата гравитация. Всъщност, съществува толкова много гравитация, че според учените приблизително 75-80 процента от цялата материя е тъмна.
Множество частици са потенциални кандидати за тъмната материя. Първичните черни дупки, които са се образували след Големия взрив, не са сред водещите, тъй като ако те са надхвърлили границата на определена маса, вече със сигурност щяхме да са ги забелязали. Под тази граница вече щяха да са се "изпарили" посредством т.нар. лъчение на Хокинг - процес, при който черни дупки излъчват различни елементарни частици. Имайки предвид закона за запазване на енергията, при този процес масата на черните дупки намалява, т.е. черната дупка се „изпарява“. Процесът е наречен на името на английския физик Стивън Хокинг, който през 1976 г. излага теоретичния аргумент за съществуването му.
Черните дупки обаче са доста атрактивен кандидат за тъмната материя. И те са изключително трудни за откриване, ако просто си стоят в Космоса и не правят нищо. Ето защо астрономите продължават да ги издирват.
Напоследък се разглежда идеята за т.нар. ендопаразитни черни дупки. Съществуват два потенциални сценария – единият е, че първична черна дупка е била уловена от неутронна звезда и впоследствие е потънала чак до нейното ядро. Другият – че частици тъмна материя са били уловен във вътрешността на неутронната звезда. Ако условията са благоприятни, те биха могли да се слеят и да доведат до образуването на черна дупка.
Тези черни дупки биха били са малки, но не за дълго. Лека полека ще се превърнат в своеобразни паразити спрямо неутронната звезда.
Екип от физици от колежа Бодуин и Университета на Илинойс в Ърбана-Шампейн изчислиха степента на акреция – т.е. скоростта, с която черната дупка ще погълне неутронната звезда. Теоретичната горна маса на неутронните звезди е 2,3 пъти масата на Слънцето. Съответно масата на черна дупка от този тип вероятно ще е от порядъка на планета-джудже.
При една невъртяща се неутронна звезда, в която се крие невъртяща се черна дупка, акрецията ще е сферична. Според екипа черна дупка с размер 10-21 пъти маста на Слънцето ще погълне неутронна звезда напълно в рамките на живота на Вселената.
Това означава, че първичните черни дупки от началото на Вселената вече щяха да са погълнали изцяло своите неутронни звезди. За съжаление обаче подобни времеви мащаби влизат в пряк конфликт с възрастта на популацията от стари неутронни звезди, казват изследователите.
“Нашите резултати потвърждават аргументи, които използват сегашната популация от неутронни звезди, за да приведат в някакви рамки или разпределението на първичните черни дупки спрямо съдържанието на тъмна материя във Вселена, или това на частиците тъмна материя, които биха могли да се формират в центъра на неутронните звезди, след като са били уловени от тях“, пишат авторите в своя научен труд.
И така, резултатите изключват първичните черни дупки, но не изцяло и ендопаразитните. Ако в открития космос съществуват купчини от частици тъмна материя, които се поглъщат от неутронните звезди, те биха могли да се превърнат в черни дупки и да преобразуват неутронните звезди в материя, сходна на тях самите. И това може да се случва дори в момента.
Изследването е публикувано в: arXiv.
Източник: Science Alert
