|
Поиск первичных взрывающихся черных дыр
|
|
|
|
Первичные черные дыры (PBH) - это черные дыры, которые, как предполагается, образовались вскоре после Большого взрыва. По сравнению с черными дырами, возникающими в результате коллапса звезд, PBH могут иметь очень разную массу, от очень маленькой до чрезвычайно большой.
|
|
|
|
С тех пор, как в 1970-х годах появилась первая теория о них, PBH были в центре внимания многочисленных астрофизических исследований. Обнаружение этих черных дыр и связанных с ними сигнатур может дать решающее представление о происхождении и эволюции Вселенной.
|
|
|
|
Коллаборация LHAASO, крупная исследовательская группа, которая анализирует данные, собранные в большой высокогорной обсерватории воздушных ливней в Китае, недавно провела масштабный поиск признаков взрывающихся PBHS.
|
|
|
|
Их статья, опубликованная в журнале Physical Review Letters, установила самые строгие на сегодняшний день ограничения на то, сколько PBH было сформировано в ранней Вселенной.
|
|
|
|
"PBHS предлагают потенциальные решения различных космологических головоломок, например, они могут служить хорошим кандидатом на темную материю и давать начало сверхмассивным черным дырам", - сказал Хоубин Цзян, один из соавторов статьи Phys.org.
|
|
|
|
|
|
|
"В последнее время они привлекли к себе большое внимание, поскольку могут быть ответственны за некоторые гравитационно-волновые сигналы от двойных черных дыр, обнаруженные LIGO и Virgo. Как важный инструмент для изучения ранней вселенной, данные наблюдений PBHs могут дать важную информацию о ранней Вселенной".
|
|
|
|
Как LHAASO искал всплески PBH
|
|
|
|
LHAASO - это обсерватория, расположенная на горе Хайцзы в китайской провинции Сычуань, которая регистрирует гамма-лучи, когда они взаимодействуют с атмосферой Земли, создавая каскады частиц, известные как воздушные ливни. Эта обсерватория обладает большим полем зрения и может обнаруживать гамма-лучи с беспрецедентной чувствительностью.
|
|
|
|
"Эти характеристики, наряду с высоким рабочим циклом LHAASO, делают его уникальным средством для проведения поиска потенциальных сигналов от вспышек PBH по всему небу", - пояснил Цзян.
|
|
|
|
"PBH с начальной массой около g имели бы время жизни, близкое к возрасту Вселенной, и в настоящее время они бы испарялись (это известно как "излучение Хокинга")".
|
|
|
|
В рамках своего недавнего исследования коллаборация LHAASO провела исследование всего неба в поисках гамма-всплесков, которые могли бы возникать на заключительной стадии испарения PBH. Данные, которые они проанализировали, были собраны водным детектором Черенкова в ЛХАСО с марта 2021 по июль 2024 года.
|
|
|
|
"Сигнал, который мы искали, представляет собой всплеск высокоэнергетических гамма-лучей, который внезапно появляется в небе и длится короткое время (менее сотен секунд), а кривые совпадают с теоретическими предсказаниями", - сказал Цзян. "Поскольку местоположение вспышки неизвестно, детектор должен иметь очень большое поле зрения для ее обнаружения".
|
|
|
|
Новые строгие ограничения, которые могут послужить основой для будущих поисков
|
|
|
|
Хотя исследователи не выявили в проанализированных ими данных никаких гамма-всплесков, которые могли бы быть связаны с PBH, они установили более строгие ограничения на плотность всплесков PBH в непосредственной близости от Земли. Их анализ показывает, что взрывы PBH происходят не более 181 раза на кубический парсек (т.е. 1 парсек ~3,26 световых года) за солнечный год.
|
|
|
|
"В этой работе LHAASO предоставляет самые строгие верхние ограничения на локальную плотность потока PBH, улучшая предыдущее наилучшее ограничение более чем на порядок", - сказал Цзян. "Этот результат накладывает существенные ограничения на теоретические модели, связанные с ранней Вселенной и темной материей, а пространство параметров теоретической модели сильно ограничено наблюдениями".
|
|
|
|
Новые результаты, о которых сообщила коллаборация LHAASO, позволяют предположить, что PBH вряд ли составляют значительную долю темной материи. Ограничения, установленные в рамках этого исследования, могут помочь будущим исследователям в поиске вспышек PBH, а также помочь уточнить существующие модели ранней Вселенной.
|
|
|
|
"Высокий фон космических лучей является основной проблемой при поиске гамма-сигнала от PBHs", - добавил Цзян.
|
|
|
|
"Теперь мы планируем дополнительно подавить фоновое излучение космических лучей, используя методы искусственного интеллекта, чтобы получить более чистый образец. Кроме того, строительство Большого массива атмосферных черенковских телескопов (LACT) в LHAASO значительно улучшит распознавание гамма-протонов и угловое разрешение.
|
|
|
|
"Ожидается, что в будущем LHAASO предоставит более конкурентоспособные результаты по вспышкам PBH, продвигая изучение экстремальных астрофизических явлений".
|
|
|
|
Источник
|
