Текст уведомления здесь

Испарение черных дыр могло нарушить баланс вещества и антивещества

Первичные черные дыры при испарении могли породить огромное количество излучения

Ученые из Новосибирского государственного университета и Института теоретической и экспериментальной физики Национального исследовательского центра «Курчатовский институт» рассмотрели новый сценарий эволюции барионной асимметрии Вселенной — ситуации, при которой в ней много больше вещества, чем антивещества
Добавить в закладки
Комментарии

Проблема барионной симметрии давно занимает физиков, поскольку без такой асимметрии существование звезд, планет, людей и многого другого было бы невозможно. Текст соответствующей работы доступен на сервере препринтов Корнелльского университета.

Из имеющихся представлений о законах природы неясно, как в ней могло возникнуть явно наблюдаемое преобладание вещества над антивеществом. В то же время вопрос этот явно ключевой для эволюции Вселенной в известном нам виде. Не будь обычного вещества много больше, каждый антиатом прореагировал бы с атомом, и вся Вселенная превратилась бы в гамма-фотоны, из которых, разумеется, не могли бы возникнуть небесные тела.

Авторы рассматривают возможные последствия распада первичных черных дыр для баланса вещества и антивещества в ранней Вселенной. Первичными черными дырами называют до сих не открытые, но постулируемые рядом научных групп объекты, которые имеют массу сильно меньше одной солнечной и, как считается, возникли в первую секунду после Большого взрыва.

Такие черные дыры, в случае если они имеют достаточно низкую массу, должны быстро испаряться (крупные черные дыры, напротив, испаряются крайне медленно, зато окружающее вещество поглощают быстро, что и обеспечивает их длительное существование). Исследователи показывают, что если испарение черных дыр произошло в эпоху до остывания Вселенной, когда она была насыщена главным образом излучением, то никакого особого влияния на ее эволюцию такое испарение оказать не могло. Однако, если первичные ЧД испарились несколько позже, когда пространство-время уже в основном было заполнено веществом, а не излучением, ситуация резко изменяется.

При испарении черных дыр кроме фотонов должны возникать еще электроны и позитроны (антиэлектроны). Электроны и антиэлектроны должны аннигилировать и порождать новые фотоны высоких энергий. В итоге количество фотонов во Вселенной, по расчетам авторов, должно было стать огромным. Настолько, что та временно вернулась бы в состояние, при котором в ней доминирует излучение.

Это достаточно неожиданный вывод. Если такой сценарий осуществлялся на практике, то ранняя история Вселенной протекала не так, как ее представляли раньше — вместо одной эпохи доминирования излучения было две, и причиной начала второй эпохи стало испарение черных дыр (на конечном этапе выглядящее как взрыв крошечной черной дыры). В таком случае наблюдаемая сейчас барионная асимметрия была сильно разбавлена последующей второй эпохой доминирования излучения, и, следовательно, причины возникновения барионной асимметрии Вселенной также могут несколько отличаться от тех, что считались возможными ранее.

Вам понравилась публикация?
Расскажите, что вы думаете, и мы подберем подходящие материалы

Течь в Марианской впадине оказалась вчетверо больше, чем ожидалось

Благодаря новым сейсмическим данным геологи выяснили, что за год из впадины утекает в недра Земли свыше ста тонн воды на метр разлома

Марианская впадина находится на  стыке двух тектонических плит — Тихоокеанской и Филиппинской. Тихоокеанская плита медленно движется в сторону Азии и подныривает под Филиппинскую, уходя в глубь низлежащего слоя, мантии. Вместе с собой плита уносит и воду, но точное количество утекающей в глубь планеты жидкости оставалось неясным. Работа исследователей, сотрудников университета штата Вашингтон и университета Стони-Брук в Нью-Йорке, позволила уточнить объемы «марианской течи».
Добавить в закладки
Комментарии

Чтобы получить картину происходящего на глубинах в десятки километров ниже самой глубокой впадины, ученые расставили на дне океана 19 сейсмометров, а еще семь аналогичных устройств разместили на островах; все вместе они регистрировали сейсмические волны, распространяющиеся внутри нашей планеты.

Сейсмические волны возникают как при землетрясениях, так и в ходе различных фоновых процессов, не сопровождающихся значимыми подземными толчками. Наблюдение за их распространением является стандартным методом изучения внутреннего строения планеты уже больше ста лет: именно благодаря отражению волн, расходящихся от землетрясения, в 1897 году немецкий исследователь Иоганн Вихерт обнаружил ядро Земли, а в наши дни «простукивание и прослушивание» недр повсеместно используется для поиска нефти. Точно так же теперь геологи смогли получить гораздо более качественные данные о строении глубинных слоев и точнее оценить содержание воды в увлекаемых внутрь мантии частях коры.

Схема расположения тектонических плит. Как правило, на месте стыков формируются либо горы, либо впадины; также в этих местах часто возникают вулканыUSGS, Bolelav1 / Wikimedia commons

Как оказалось, прошлые исследования давали число примерно в четыре раза меньшее, чем показало новое исследование. [ ... ]

Читать полностью

Коллаборация LIGO сообщила о еще четырех случаях регистрации гравитационных волн

Среди них есть событие, вызванное самым массивным слиянием черных дыр за всю историю наблюдений

Коллаборация LIGO опубликовала каталог всех событий, которые ученым удалось зарегистрировать за две серии наблюдений, проводившихся с 2015 по 2017 год. В каталоге оказались четыре случая регистрации гравитационных волн, о которых не было известно ранее. Среди них — самое массивное слияние черных дыр на самом большом удалении от Земли.
Добавить в закладки
Комментарии

Наблюдения велись в две очереди: первая — с сентября 2015 года по январь 2016-го, вторая — с ноября 2016 по август 2017 года. Во второй очереди принимала участие и европейская гравитационная обсерватория Virgo, что позволило повысить точность наблюдений. Как сказано в статье, сопровождающей публикацию каталога, всего за это время ученые обнаружили 11 случаев излучения гравитационных волн. Почти все из них связаны со слиянием черных дыр, и только одно событие произошло из-за столкновения двух нейтронных звезд — первый случай, когда событие наблюдали и в гравитационном, и в оптическом диапазоне.

«Обычно, когда сливаются черные дыры, астрономия других видов практически ничего не обнаруживает, потому что черные дыры не заряжены и при их слиянии не происходит электромагнитного излучения. В этом смысле гравитационные антенны уникальны — они как раз регистрируют слияние черных дыр. Поэтому при излучении нейтронных звезд “все поженились”, все наблюдали», — рассказал «Чердаку» заведующий кафедрой физики колебаний физического факультета МГУ Сергей Вятчанин.

Все четыре события, про которые стало известно только сейчас, наблюдали в 2017 году. Среди них особенно выделяется GW170729 — слияние черных дыр, которое произошло дальше, чем все остальные, — на расстоянии около 5 миллиардов световых лет от нас. Это же событие было и самым массивным — около 80 солнечных масс. [ ... ]

Читать полностью

Первичные черные дыры назвали самым простым объяснением загадок космологии

Ряд астрономических феноменов, до сих пор не имеющих удовлетворительного объяснения, может объясняться образованием множества черных дыр в первую секунду существования Вселенной.
Добавить в закладки
Комментарии

Александр Долгов из Новосибирского государственного университета обратился к проблеме избытка черных дыр в ранней Вселенной и, отталкиваясь от последних наблюдательных данных, пришел к выводу, что такой избыток связан с первичными черными дырами, впервые предсказанными Новиковым и Зельдовичем еще в советское время. Чтобы объяснить этот избыток, Долгов обращается к механизму, впервые обозначенному еще в статье 1967 года. С текстом соответствующей работы можно ознакомиться на сервере препринтов Корнелльского университета.

Исследователь отмечает, что стандартная космологическая модель предполагала, будто на формирование большого количества звезд, черных дыр и тяжелых элементов (и дыры, и тяжелые элементы образуются из звезд) потребуется заметное время, и, соответственно, в ранней Вселенной их будет довольно мало. Однако астрономические наблюдения последних лет показали совсем иную картину.

Уже сегодня известно около 40 квазаров (объектов, в центре которых находятся сверхмассивные черные дыры) на красном смещении меньше z=6. Такое красное смещение соответствует возрасту событий в 12,9 миллиарда лет и менее. Что особенно удивляет, масса черных дыр в центрах таких квазаров — до миллиардов масс Солнца, что в сотни раз выше, чем у Стрельца А* — сверхмассивной черной дыры в центре нашей Галактики. Но нашей Галактике многие миллиарды лет, а 12,9 миллиарда лет назад и всей Вселенной не было миллиарда лет. Когда эти десятки черных дыр успели набрать такую огромную массу? Ни одна существующая сегодня модель роста черных дыр не показывает, что такой быстрый рост вообще возможен. Аккреционный диск, через который черная дыра захватывает вещество, позволяет ей расти никак не быстрее миллионов масс Солнца за миллиард лет. Сходные проблемы наблюдаются и с галактиками: самые молодые из них образовались через 400 миллионов лет после Большого взрыва, хотя в теории за это время просто не могло образоваться достаточное количество звезд.

Большие проблемы возникают не только с объектами ранней Вселенной, но с существующими ныне. В современных эллиптических галактиках массы черных дыр иной раз превышают десяток миллиардов масс Солнца. Ни одна модель поглощения материи черной дырой не показывает возможности набора ею такой массы за срок, равный 15 миллиардам лет. Однако и этот срок больше, чем время жизни нашей Вселенной. [ ... ]

Читать полностью