Ttv24h.vn

Những câu chuyện nóng hổi, ​​những tiêu đề tin tức mới nhất về thời sự, kinh doanh và giải trí từ Việt Nam.

Khả năng mới để phát hiện bức xạ Hawking từ các lỗ đen nguyên thủy

Một giới hạn mới cho PBH dựa trên dữ liệu COMPTEL (màu xanh lam đậm), dự báo phạm vi phát hiện cho kính thiên văn tia gamma MeV trong tương lai (các đường cong màu khác) và các giới hạn hiện tại (vùng màu xám được tô bóng). Nhà cung cấp hình ảnh: Kogan và cộng sự.

Trong khi nhiều nhà vật lý đã dự đoán về sự tồn tại của vật chất tối, một loại vật chất không hấp thụ, phản xạ hoặc phát ra ánh sáng, thì vẫn chưa ai có thể quan sát nó bằng thực nghiệm hoặc xác định bản chất cơ bản của nó. Các lỗ đen ánh sáng nguyên thủy (PBH), lỗ đen hình thành trong vũ trụ sơ khai, là một trong những ứng cử viên hứa hẹn nhất cho vật chất tối. Tuy nhiên, sự tồn tại của những lỗ đen này vẫn chưa được xác nhận.


Các nhà nghiên cứu tại Đại học Amsterdam và Đại học California, Santa Cruz gần đây đã tiến hành một nghiên cứu nhằm cải thiện những hạn chế hiện tại về không gian tham số cho phép đối với PBH là vật chất tối. Trong bài báo của họ được xuất bản trong tin nhắn đánh giá vật lýHọ cũng đề xuất một phương pháp khả thi có thể được sử dụng để phát hiện trực tiếp bức xạ Hawking trong các vùng vật chất tối dày đặc và có thể phát hiện PBH vật chất tối.

Bức xạ Hawking là bức xạ nhiệt Stephen Hawking dự đoán rằng các lỗ đen sẽ phát ra một cách tự nhiên. Bức xạ này được giả định phát sinh từ việc biến đổi các dao động chân không lượng tử thành các cặp hạt, một hạt thoát ra khỏi lỗ đen và hạt kia bị mắc kẹt trong chân trời sự kiện của nó (tức là ranh giới xung quanh các lỗ đen mà từ đó ánh sáng và bức xạ không thể thoát ra).

“Các lỗ đen chứa hơn một vài phần trăm vật chất tối nên có khối lượng từ khoảng 1016 gam và 1035 Gram, ”Adam Kogan, một trong những nhà nghiên cứu thực hiện nghiên cứu, nói với Phys.org. Trên hầu hết phạm vi này, các quan sát khác nhau loại trừ chúng tạo thành 100% vật chất tối. Tuy nhiên, có một lỗ hổng đáng chú ý trong các ràng buộc: PBH với các khối xung quanh tiểu hành tinh (~ 1017 gam đến 1022 gam) có thể tạo nên tất cả vật chất tối. “

Xác định cách giới hạn không gian tham số cho phép của PBH hoặc phát hiện bức xạ Hawking do chúng phát ra có thể là một bước quan trọng để quan sát hoặc phát hiện vật chất tối PBH. Vì vậy, Kogan, phối hợp với các đồng nghiệp Logan Morrison và Stefano Profumo, bắt đầu nghiên cứu tiềm năng của kính thiên văn tia gamma MeV như một công cụ để phát hiện bức xạ PBH Hawking.

Kogan giải thích: “Ý tưởng chính đằng sau công việc của chúng tôi là nghĩ ra một cách nào đó để tìm kiếm các tiểu hành tinh có khối lượng lớn. “Các PBH ánh sáng dự kiến ​​sẽ phát ra bức xạ Hawking bao gồm hỗn hợp các photon và các hạt ánh sáng khác, chẳng hạn như electron và pion. Sau đó, các kính thiên văn có thể tìm kiếm bức xạ này bằng cách quan sát thiên hà của chúng ta hoặc các thiên hà khác. Mục tiêu của bài báo nghiên cứu của chúng tôi là hiểu rõ hơn kính thiên văn tới sẽ tốt như thế nào khi có thể quan sát bức xạ này và do đó lượng không gian của tham số PBH của khối lượng tiểu hành tinh có thể được khám phá. “

Trong khi cố gắng ước tính khối lượng PBH mà các kính thiên văn mới nổi có thể giúp hạn chế, Kogan và các đồng nghiệp phát hiện ra rằng các nghiên cứu trước đây vẫn chưa phân tích dữ liệu được thu thập bởi kính thiên văn COMPTEL, một kính thiên văn tia gamma do NASA phóng lên Đài quan sát tia gamma Compton. (CGRO). Tuy nhiên, những dữ liệu này có thể giúp hạn chế sự phong phú của các song nguyên tử ngay bên dưới lỗ hổng khối lượng của tiểu hành tinh (tức là nhỏ hơn 1017 gam). Trong khi các ràng buộc đã tồn tại ở quy mô khối lượng này nhờ các quan sát về bức xạ Hawking được thu thập bởi Voyager 1 và vệ tinh vật lý thiên văn tia gamma INTEGRAL (INTEGRAL), các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng các ràng buộc mới mà các nhà nghiên cứu đưa ra là mạnh nhất.

Kogan cho biết: “Điểm đầu vào chính cho các hạn chế về tính toán và lập dự báo là tính toán phổ bức xạ Hawking tạo ra bởi một PBH duy nhất,” Kogan nói. “Chúng tôi đã cải thiện cách tính này so với các công cụ trong tài liệu bằng cách cải tiến phương pháp sự bức xạ Được tạo ra bởi các điện tử và các pon được tính trong quang phổ. Phần còn lại của các tính toán khá điển hình cho các tìm kiếm vật chất tối. “

Giả sử rằng các lỗ bề mặt có khối lượng nhất định tạo nên một phần nhất định của tổng vật chất tối trong không gian, các tính toán của Kogan và các đồng nghiệp sẽ cho phép các nhà nghiên cứu tính toán sự đóng góp của chúng vào phổ photon do một vật thể vật lý thiên văn được cho là chứa một lượng đáng kể lượng vật chất tối, chẳng hạn như trung tâm của thiên hà đường mòn. Dải Ngân hà. Ví dụ, nếu phổ được ước tính bởi các phép tính này sáng hơn nhiều so với phổ quan sát được, thì người ta có thể loại trừ khả năng các lỗ đen có khối lượng cụ thể này tạo nên một phần nhất định của vật chất tối.

Kogan giải thích: “Việc đưa ra những dự đoán về hiệu suất của kính thiên văn trong tương lai theo những đường thẳng tương tự, mặc dù không có quang phổ quan sát được so sánh”. “Trong trường hợp này, quang phổ của các photon do điốt lưỡi liềm phát ra được so sánh với một mô hình của nền vật lý thiên văn dự kiến ​​cho các photon.”

Nghiên cứu mới nhất của Kogan, Morrison và Profumo đã xác định những hạn chế mạnh nhất đối với các lỗ PBH khối lượng thấp cho đến nay, bằng cách sử dụng dữ liệu được thu thập như một phần của thí nghiệm hoàn thành 20 năm trước. Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã chỉ ra rằng kính thiên văn sắp ra mắt có khả năng quan sát tia gamma năng lượng MeV có thể giúp khám phá khối lượng PBH của tiểu hành tinh, một phần rất khó nghiên cứu trong không gian tham số PBH.

Kogan nói thêm: “Cộng đồng thiên văn học đã nghiên cứu một số đề xuất cho những kính thiên văn như vậy trong những năm gần đây và tôi tin rằng bài báo của chúng tôi cung cấp một động lực mạnh mẽ khác để xây dựng những kính thiên văn như vậy.” “Ngoài PBH, chúng tôi đang nghiên cứu cách kính thiên văn tia gamma MeV sắp tới có thể khám phá các mô hình hạt tối khác nhau. Gần đây, chúng tôi đã hoàn thành một bài báo khác, nơi chúng tôi tính toán phổ tia gamma cho một số mô hình này và đang làm việc với các cộng tác viên khác để tinh chỉnh những tính toán này. “

Kogan, Morrison và Profumo gần đây cũng đã hợp tác với Alexander Moiseev, một nhà khoa học nghiên cứu tại NASA, người đang nghiên cứu phát triển kính thiên văn Nó được gọi là Nhà thám hiểm thiên hà với Kính viễn vọng Compton khẩu độ được mã hóa (GECCO). Cùng với Moiseev, họ đang cố gắng xác định những cách mà GECCO có thể hỗ trợ tìm kiếm vật chất tối.


Từ các lỗ đen nguyên thủy, bằng chứng mới về vật chất tối


thêm thông tin:
Phát hiện trực tiếp bức xạ Hawking từ các lỗ đen khối lượng sao nguyên thủy. tin nhắn đánh giá vật lý(Năm 2021). DOI: 10.1103 / PhysRevLett.126.171101.

Ràng buộc tia gamma vi mô đối với mô hình vật chất tối Sub-GeV. arXiv: 2104.06168 [hep-ph]. arxiv.org/abs/2104.06168

Tìm kiếm vật chất tối và vật lý mới bằng cách sử dụng (a) GECCO. arXiv: 2101.10370 [astro-ph.HE]. arxiv.org/abs/2101.10370

© 2021 Mạng Khoa học X

câu trích dẫn: Các khả năng mới để phát hiện bức xạ Hawking do các lỗ đen nguyên thủy phát ra (2021, ngày 21 tháng 6) Được truy cập ngày 21 tháng 6 năm 2021 từ https://phys.org/news/2021-06-possasty-hawking-emitted-primordial-black.html

Tai liệu nay la chủ thể để co quyên tac giả. Mặc dù có bất kỳ giao dịch công bằng nào cho mục đích học tập hoặc nghiên cứu riêng tư, không được sao chép phần nào mà không có sự cho phép bằng văn bản. Nội dung chỉ được cung cấp cho mục đích thông tin.

READ  Các cuộc biểu tình trên toàn thành phố Detroit về vắc xin được ủy quyền cho nhân viên Bệnh viện Henry Ford مستشفى