Een paar jaar geleden, de samenwerking tussen LIGO en Maagd heeft zwaartekrachtsgolven gedetecteerd die voortkomen uit een fusie van een binair zwart gat met behulp van de twee detectoren van de Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO). Dit leidde uiteindelijk tot de waarneming van zwarte gaten met massa's die ongeveer 30 keer de massa van de zon zijn. Vanaf dat moment, onderzoekers over de hele wereld hebben deze zwarte gaten onderzocht, specifiek onderzoeken of ze van oer-oorsprong kunnen zijn, wat betekent dat ze werden geproduceerd in het vroege heelal voordat sterren en sterrenstelsels werden gevormd.

Hooman Davoudiasl, een theoretisch fysicus aan het Brookhaven National Laboratory in New York, heeft onlangs een nieuwe theorie geïntroduceerd die suggereert dat de zwarte gaten die door de LIGO/Virgo-samenwerking zijn waargenomen, afkomstig zijn van een faseovergang van een eerste-orde quark-opsluiting. In zijn krant, gepubliceerd in Fysieke beoordelingsbrieven , Davoudiasl implementeerde dit idee met behulp van een lichte scalair die een goede kandidaat voor donkere materie zou kunnen blijken te zijn.

Recente detecties door de LIGO/Virgo-samenwerking suggereren dat er verschillende zwarte gaten zijn met vergelijkbare massa's (ongeveer 30 zonsmassa's). Dit suggereert dat er mogelijk een populatie zwarte gaten is die wordt gekenmerkt door een typische massawaarde.

"Deze populatie kan worden geassocieerd met stellaire evolutie en bepaalde astrofysische omstandigheden, maar een oeroorsprong kan ook een mogelijke verklaring zijn, "Hooman Davoudiasl, de onderzoeker die het onderzoek heeft uitgevoerd, vertelde Phys.org. "Deze laatste mogelijkheid is heel intrigerend, maar hoe dergelijke objecten zich in het vroege heelal zouden kunnen vormen, is een open vraag."

Een mechanisme dat mogelijk kan leiden tot de productie van primordiale zwarte gaten (PBH) is een abrupte kosmologische faseovergang, wat enigszins lijkt op de overgang van damp naar vloeistof die optreedt wanneer water condenseert op een koud oppervlak. Een voorbeeld van deze faseovergang in het vroege heelal zou de afkoeling kunnen zijn van heet plasma bestaande uit quarks en gluonen, die zou kunnen hebben plaatsgevonden toen het heelal uitdijde, en ze begonnen zich te binden aan protonen en neutronen.

Volgens de huidige natuurkundige theorieën, echter, er zijn twee belangrijke problemen met dit scenario. Ten eerste, de overgang zou niet abrupt zijn, en ten tweede, het zou hoogstwaarschijnlijk leiden tot de productie van PBH's met een massa die vergelijkbaar is met die van de zon, in plaats van massa's die 10 of meer keer groter zijn.

"In mijn krant Ik ging onderzoeken onder welke aanvullende veronderstellingen, van nog onbekende verschijnselen, het bovenstaande beeld kan veranderen op een manier die bevorderlijk is voor een 'primordiale' verklaring van de zwarte gatenpopulatie waargenomen door LIGO/Maagd, ' zei Davoudiasl.

De verklaring die hij voorstelde is gebaseerd op een al lang bestaand theoretisch construct dat suggereert dat als er drie of meer lichte quarks zijn, de overgang van het hete quark-gluonplasma naar kerndeeltjes zou, in feite, abrupt zijn. De huidige standaard natuurkunde theorie die uitgebreid is getest, echter, stelt dat in dit scenario slechts twee quarks zijn voldoende licht; dus, de overgang zou niet abrupt zijn (d.w.z. het zou geen eerste-orde faseovergang zijn).

"Mijn idee was om te zien hoe je ervoor kunt zorgen dat deze situatie in het vroege heelal verandert, zodat de overgang abrupt is, maar herstel later de standaardafbeelding, overeenkomend met gevestigde huidige experimentele gegevens, " legde Davoudiasl uit.

Davoudiasl wilde in wezen aantonen dat onder bepaalde voorwaarden die overeenkomen met nieuwe fysieke ingrediënten, drie of meer lichte quarks kunnen, in feite, waren aanwezig in het vroege heelal terwijl de overgang naar nucleaire materie plaatsvond. Dit zou uiteindelijk leiden tot een eerste-orde faseovergang, waardoor de productie van PBH mogelijk is met massa's die vergelijkbaar zijn met die waargenomen door de LIGO/Virgo-samenwerking.

"Mijn voorstel zorgt ervoor dat de quarks de massa's bereiken die we vandaag waarnemen, " zei Davoudiasl. "Echter, interessant, door het aantal lichte quarks groter te maken, men duwt ook de massa's van de PBH's die geproduceerd kunnen worden naar grotere waarden, dichter bij die van de door LIGO/Maagd waargenomen populatie."

Het idee dat Davoudiasl in zijn recente paper introduceerde, zou de productie van de PBH's kunnen verklaren die door het LIGO/Virgo-team zijn waargenomen. In aanvulling, het zou licht kunnen werpen op waarom hun massa groter is dan wat op basis van de huidige natuurkundige theorieën zou worden verwacht.

"De overgang abrupt maken op de manier die ik heb voorgesteld, vergemakkelijkt niet alleen de productie van PBH's, maar maakt ook hun verwachte massa zwaarder, het benaderen van die waargenomen door LIGO/Virgo door middel van zwaartekrachtsgolven, " voegde Davoudiasl toe. "Ook, mijn voorstel maakt gebruik van een zeer licht hypothetisch deeltje waarvan de dynamiek de variatie van quarkmassa's van zeer klein tot hun huidige waargenomen waarden bepaalt."

interessant, het hypothetische "lichtveld" dat in Davoudiasl's theorie wordt beschouwd, zou de juiste eigenschappen kunnen hebben om de donkere materie van het universum te zijn die talloze onderzoekers hebben onderzocht en gezocht. In feite, de zwarte gaten die door de LIGO/Virgo-samenwerking zijn waargenomen, vormen mogelijk slechts een klein deel van de donkere materie, vanwege verschillende beperkingen.

"Het algemene onderwerp van niet-standaard kosmologieën is de moeite waard om verder over na te denken, Davoudiasl zei. "Het wijzigen van enkele van onze gebruikelijke veronderstellingen met betrekking tot het vroege universum zou mogelijk kunnen leiden tot nieuwe inzichten over open vragen in de natuurkunde en de kosmologie."

© 2019 Wetenschap X Netwerk