Nowa analiza sugeruje, że pierwotne czarne dziury o masie asteroidy raczej nie mogą stanowić istotnej części ciemnej materii. Zespół badaczy sprawdził, czy ich sygnał da się „wyłowić” z kosmicznej poświaty promieniowania gamma, i na tej podstawie mocno zawęził możliwy udział takich obiektów.
Nie wszystkie czarne dziury muszą powstawać po śmierci gwiazd. Teoretycznie część mogła narodzić się tuż po Wielkim Wybuchu, gdy materia w niektórych miejscach zapadła się pod własnym ciężarem. Takie hipotetyczne obiekty nazywa się pierwotnymi czarnymi dziurami i od lat pojawiają się w dyskusjach o tym, czym jest brakująca masa we Wszechświecie, czyli ciemna materia.
Dlaczego właśnie masa asteroidy ma znaczenie.
Badanie dotyczy szczególnego przedziału mas: od około 10^14 do 10^17 gramów, czyli tak zwanych czarnych dziur o masie asteroidy. Najprościej mówiąc, im mniejsza czarna dziura, tym silniej powinna świecić dzięki promieniowaniu Hawkinga i tym szybciej „paruje”, tracąc masę. Obiekty lżejsze niż 10^14 g mogły już całkiem zniknąć, ale te z interesującego zakresu mogłyby dziś być w końcówce życia, a więc emitować najwięcej energii, głównie w postaci promieniowania gamma.
Kosmiczna poświata gamma to trudne tło.
Problem polega na tym, że nie ma jednego wyraźnego reflektora na niebie. Jest za to rozlane tło, tzw. pozagalaktyczne tło promieniowania gamma, czyli słaba poświata dochodząca ze wszystkich kierunków. Składa się na nią wkład wielu źródeł astrofizycznych, więc potencjalny ślad pierwotnych czarnych dziur byłby tylko jedną z wielu nakładających się „warstw”. Jak opisano w artykule Universe Today, autorzy pracy spróbowali odjąć od tego tła możliwie dużo znanych składników, takich jak blazary i galaktyki radiowe, a także promieniowanie gamma powstające, gdy promienie kosmiczne oddziałują z podczerwonym tłem Wszechświata.
Co pokazał model i nowe narzędzie.
Badacze przygotowali też własne narzędzie w Pythonie, które szczegółowo modelowało emisję od takich czarnych dziur, uwzględniając promieniowanie Hawkinga, rozpad nietrwałych cząstek i dodatkowe promieniowanie gamma powstające w procesach związanych z pozytonami. Złożenie tego wszystkiego pozwoliło im wyznaczyć bardzo mocne ograniczenia na to, ile takich obiektów mogłoby się „ukrywać” w obserwowanym tle.
Wnioski nie są dobre dla tej hipotezy.
Dla mas około 10^14 g wyniki są szczególnie surowe: takie pierwotne czarne dziury nie mogłyby stanowić więcej niż znikomy ułamek ciemnej materii. Autorzy widzą natomiast pewną preferencję dla większych mas, rzędu 3×10^16 g, dla których maksymalny wkład mógłby sięgać kilku procent. To wciąż za mało, by rozwiązać problem ciemnej materii, ale pokazuje, że najcięższe obiekty z tej klasy nie są całkiem wykluczone.
Lepsze dane mogą domknąć temat.
Ograniczeniem pozostają użyte obserwacje: analiza opierała się na archiwalnych danych z instrumentów EGRET i COMPTEL z pokładu obserwatorium Comptona. Autorzy wskazują, że potrzebne byłyby nowe teleskopy zdolne lepiej zbadać zakres energii, w którym taki sygnał powinien się pojawiać, czyli tzw. lukę MeV. W tle pojawiają się koncepcje misji, które mają wypełnić tę lukę, ale na razie nie zostały przejęte przez dużą agencję kosmiczną.
Ilustracja została przygotowana z użyciem AI na bazie oryginalnego zdjęcia w celu zachowania spójności wizualnej.
Pełna treść źródłowa: Universe Today
