A legősibb fekete lyukak az univerzumban kettős csillagokhoz törnek be és ejtik foglyul őket

A primordiális fekete lyukak a világegyetem legkorábbi szakaszában keletkeztek, hatalmas gravitációjuk pedig óriási pusztítást végezhet a csillagrendszerekben, és kettős csillagrendszereket is megzavarhatnak, ami egyikük kilökődéséhez vezethet. Az áldozat helyébe pedig maga a fekete lyuk léphet.

Egy új tanulmány az ilyen rendszerek kölcsönhatásait tanulmányozza, és megvizsgálja, hogy miként lehetünk képesek észlelni őket.

Az elméletek szerint az ősrobbanás utáni legkorábbi pillanatokban fekete lyukak alakulhattak ki, de nem a szupermasszív csillagok összeomlása miatt, hanem azért, mert az univerzum már a születésekor sem volt teljesen homogén, így kialakultak sűrűbb és kevésbé sűrűbb területek is, írja a Universe Today.

Elméletileg a nagy sűrűségű régiók egyszerűen összeomlottak saját gravitációs hatásuk alatt, és kialakultak az úgynevezett primordiális lyukak (primordial black hole, PBH). Úgy gondolják, hogy ezek mérete a szubatomitól a Napnál nagyobb tömegűekig terjedhetett.

Arról is születtek már elméletek, hogy a primordiális fekete lyukak képezhetik a világegyetem sötét anyagát, ez azonban mindig vita tárgyát képezi. A csillagászok körében általánosan elfogadott, hogy nem lehetnek felelősek az összes sötét anyagért.

Nagy bajt keverhetnek a legősibb fekete lyukak

Primordiális fekete lyukak illusztrációja. A való életben ezek az objektumok valószínűleg túl kicsik ahhoz, hogy akkrációs koronggal rendelkezzenek. NASA

Nem lehet viszont kizárni, hogy a bolygók súlycsoportjában, vagyis 10^-7 és 10^-3 naptömeg között a sötét anyag legfeljebb 10%-át teszik ki. Azonban az még közel sem biztos, hogy ezek az ősi fenevadak a felelősek az univerzumban lévő sötét anyag bármekkora részéért is.

A nagy képet vizsgálva a PBH-k megkülönböztethetetlenek a részecskés sötét anyagtól. Kis léptékeken a PBH-k eloszlása nem egyenletes az univerzumban a részecskés sötét anyaghoz képest, ezért egy új elméletre van szükség.

A PBH-k megfigyelése alapján nehéz megérteni, hogy a modell mennyire áll közel a valósághoz, de a csillagrendszerekkel való kölcsönhatásaik tanulmányozása lehetséges.

Az Oklahomai Egyetem munkatársa, Badal Bhalla és egy csillagászcsoport tanulmányában azt vizsgálják, hogy a PBH-k hogyan veszíthetnek energiát kettős csillagokkal való kölcsönhatásba során.

Ezek a kölcsönhatások 5 lehetséges eredmény bármelyikét eredményezhetik. Szilárdulás során a két kötött objektum energiát veszít a harmadik szabad objektum ellenében, aminek következtében a távolságuk csökken. Lágyuláskor a szabad test energiát ad át a kötött rendszernek, aminek következtében a távolságuk nő, de továbbra is kötöttek maradnak. Bontás esetén a szabad test annyi energiát ad át a kötött rendszernek, hogy a komponensek szétválnak, és nem fognak kötődni egymáshoz. Az elfogás azt jelenti, hogy a kötött objektumok elfogják a szabad objektumot. Csere során pedig a szabad objektum elég energiát ad át ahhoz, hogy az egyik kötött objektumot feloldja, és közben elegendő energiát veszít ahhoz, hogy a megmaradt objektumhoz kötődjön.

Korábbi tanulmányok a primordiális fekete lyukak és a bináris rendszerek közötti kölcsönhatásokban a lágyulást és a bontást vizsgálták, illetve a befogási modellt. A kutatócsoport azt gyanítja, hogy a szilárdulás is valószínűtlen, ezért a csere lehetőségét vizsgálják.

Megállapítják, hogy ez a fajta kölcsönhatás a Tejútrendszerben PBH kettőscsillagok populációjához kellene vezetnie, és valóban, néhány megfigyelés arra utal, hogy ezek létezhetnek. A csapat szerint lehetséges a rendszer tulajdonságai alapján a Napnál kisebb tömegű PBH-kat észlelni kettős rendszerekben. A modell érvényesítéséhez most megfigyelésekre van szükség. A fekete lyukak felfedezése egy bináris rendszerben észlelhető lehet, és valamennyire alátámaszthatja az eredményeket.

Érdemes elolvasni:

• Szimuláció: Ezért nem akadályozza meg egy aszteroida felrobbantása, hogy a Földbe csapódjon
• Szédítő sebességgel száguld a Tejútrendszer külseje felé egy rejtélyes objektum