Primordiaalinen musta aukko

Primordiaalinen musta aukko tai alkuperäinen musta aukko on hypoteettinen musta aukko, joka on muodostunut pian alkuräjähdyksen jälkeen.

Historiaa

Primordiaalisten mustien aukkojen olemassaolon esittivät ensimmäisinä neuvostoliittolaiset fyysikot Jakov Borisovitš Zeldovitš ja Igor Dmitrijevitš Novikov vuonna 1966.[1] Stephen Hawking tutki 1971 ensimmäisenä niiden muodostumisen teoreettista taustaa.[2]

Jotkut tutkijat ovat esittäneet, että LIGO:n 2015 havaitsemassa mustien aukkojen yhteentörmäyksessä osallisina olleet aukot olisivat olleet primordiaalisia, koska ne olivat epätavallisen massiivisia stellaarisiksi mustiksi aukoiksi.[3][4][5] LIGO:n havaintojen jälkeen kiinnostus mahdollisten 1-100 Auringon massan primordiaalisten aukkojen olemassaoloon on elpynyt.

Muodostuminen

Primordiaalisten mustien aukkojen oletetaan muodostuneen varhaisessa maailmankaikkeudessa (< 1 s). Olennainen vaatimus on varhaisen universumin tiheyden vaihtelu, josta on paikoitellen seurannut gravitaation aiheuttama luhistuminen mustaksi aukoksi. Tähän katsotaan vaadittavan tiheysero (missä on maailmankaikkeuden tiheys.[6]

Ominaisuudet

Riippuen käytetystä mallista, primordiaalisten mustien aukkojen alkumassa voisi vaihdella 10-8 kg:sta (ns. Planckin reliikit) tuhansiin Auringon massoihin. Alle 1011 kg massaiset aukot ovat kuitenkin haihtuneet Hawkingin säteilyn takia ennen nykyhetkeä, jos ne eivät ole törmänneet toisiinsa ja sulautuneet massiivisemmiksi aukoiksi. Primordiaaliset mustat aukot ovat ei-baryonisia, joten ne ovat mahdollinen selitys pimeälle aineelle.[7] Kvasaarien mikrolinssiefektien perusteella on kuitenkin arvioitu, että mustien aukkojen osuus pimeästä aineesta on vähemmän kuin puolet[8]. Ne voisivat myös toimia siemeninä galaksien keskustoissa sijaitseville supermassiivisille mustille aukoille.[9]

Lähteet

  1. ↑ J.B. Zeldovitš ja I.D. Novikov: The Hypothesis of Cores Retarded During Expansion and the Hot Cosmological Model. Soviet Astronomy, 14.3.1966, 10. vsk, nro 4, s. 602-603. Bibcode:1966AZh....43..758Z (englanniksi)
  2. ↑ S. Hawking: Gravitationally collapsed objects of very low mass. Mon. Not. R. Astron. Soc., 1971, 152. vsk, s. 75. doi:10.1093/mnras/152.1.75 Bibcode:1971MNRAS.152...75H (englanniksi)
  3. ↑ Bird S., Cholis I.: Did LIGO Detect Dark Matter? Physical Review Letters, 2016, 116. vsk, nro 20, s. 201301. PubMed:27258861 doi:10.1103/PhysRevLett.116.201301 Bibcode:2016PhRvL.116t1301B (englanniksi)
  4. ↑ Clesse S., Garcia-Bellido J.: The clustering of massive Primordial Black Holes as Dark Matter: Measuring their mass distribution with Advanced LIGO. Physics of the Dark Universe, 2017, 10. vsk, nro 2016, s. 142-147. doi:10.1016/j.dark.2016.10.002 Bibcode:2017PDU....15..142C (englanniksi)
  5. ↑ Sasaki M., Suyama T., Tanaki T.: Primordial Black Hole Scenario for the Gravitational-Wave Event GW150914. Physical Review Letters, 2016, 117. vsk, nro 6, s. 061101. PubMed:27541453 doi:10.1103/PhysRevLett.117.061101 Bibcode:2016PhRvL.117f1101S
  6. ↑ Harada T., Yoo C.-M., Khori K.: Threshold of primordial black hole formation. Physical Review D, 2013, 88. vsk, nro 8, s. 084051. doi:10.1103/PhysRevD.88.084051 Bibcode:2013PhRvD..88h4051H (englanniksi)
  7. ↑ Freese, Katherine: Kosminen cocktail: Kolme osaa pimeää ainetta, s. 128-129. ((The Cosmic Cocktail: Three Parts Dark Matter, 2014) Suomentanut Juha Pietiläinen) Helsinki: Terra Cognita, 2015. ISBN 978-952-5697-75-9
  8. ↑ Koponen, Laura: Universumin täydeltä mustia aukkoja. Tähdet ja avaruus, heinäkuu 2016, nro 5/2016, s. 14–19.
  9. ↑ Clesse S., Garcia-Bellido J.: Massive Primordial Black Holes from Hybrid Inflation as Dark Matter and the seeds of Galaxies. Physical Review D, 2015, 92. vsk, nro 2, s. 023524. doi:10.1103/PhysRevD.92.023524 HDL:10486/674729 Bibcode:2015PhRvD..92b3524C (englanniksi)