Spiegazione del caso dei buchi neri mancanti

Spiegazione del caso dei buchi neri mancanti
Spiegazione del caso dei buchi neri mancanti

Lo studio svela come le fluttuazioni di grande ampiezza generate su piccola scala possano amplificare le fluttuazioni su larga scala osservate nel fondo cosmico a microonde. – COLLABORAZIONE ESA/PLANCK 2024, JASON KRISTIANO CC-

MADRID, 29 maggio. (STAMPA EUROPA) –

Il ben compreso e altamente verificato teoria quantistica dei campigeneralmente applicato allo studio del molto piccolo, è stato applicato da un gruppo di fisici teorici all’universo primordiale.

La sua esplorazione, accettata in “Lettere di revisione fisica”ha portato alla conclusione che dovrebbero esserci molti meno buchi neri in miniatura di quanto suggerisce la maggior parte dei modelli, anche se presto saranno possibili osservazioni che lo confermeranno.

Sebbene i dettagli siano confusi, il consenso generale tra i fisici è che l’universo abbia circa 13,8 miliardi di anni, abbia avuto inizio con un’esplosione, si sia espanso rapidamente in un periodo chiamato inflazione, e ad un certo punto sia passato dall’essere omogeneo a contenere dettagli e struttura. La maggior parte dell’universo è vuota, ma nonostante ciò sembra essere significativamente più pesante di quanto possiamo spiegare con ciò che possiamo vedere; Chiamiamo questa discrepanza materia oscura e nessuno sa cosa potrebbe essere. ma si stanno accumulando prove che potrebbero essere buchi neri, in particolare quelli vecchi.

“Li chiamiamo buchi neri primordiali (PBH) e molti ricercatori ritengono che siano un forte candidato per la materia oscura, ma ce ne dovrebbero essere molti per soddisfare questa teoria”, afferma il laureato del Kavli Institute for Physics and Mathematics of the Universe. lo studente Jason Kristiano, uno degli autori dello studio.

“Sono interessanti anche per altri motivi, poiché dalla recente innovazione dell’astronomia delle onde gravitazionali sono state scoperte fusioni binarie di buchi neri, il che può essere spiegato se i PBH esistono in grandi quantità. Ma nonostante queste potenti ragioni per la sua prevista abbondanza, noi non ne ho visto nessuno direttamente, e ora abbiamo un modello che dovrebbe spiegare perché è così“.

Kristiano e il suo supervisore, il professor Jun’ichi Yokoyama, attualmente direttore di Kavli IPMU e RESCEU, hanno esplorato ampiamente i vari modelli per la formazione del PBH, ma hanno scoperto che i principali contendenti non si allineano con le osservazioni reali del fondo cosmico a microonde (CMB). che è una sorta di impronta digitale lasciata dall’esplosione del Big Bang che segnò l’inizio dell’universo. E se qualcosa non concorda con le giuste osservazioni, o non può essere vero o, nella migliore delle ipotesi, può riflettere solo una parte dell’immagine. In questo caso, il team ha utilizzato un nuovo approccio per correggere il modello principale della formazione del PBH dall’inflazione cosmica in modo che si allinei meglio con le osservazioni attuali e possa essere ulteriormente verificato con le prossime osservazioni provenienti dagli osservatori di onde gravitazionali terrestri di tutto il mondo.

“All’inizio, l’universo era incredibilmente piccolo, molto più piccolo delle dimensioni di un singolo atomo. L’inflazione cosmica lo espanse rapidamente di 25 ordini di grandezza. A quel tempo, le onde che viaggiavano attraverso questo piccolo spazio avrebbero potuto avere ampiezze relativamente grandi ma molto brevi. lunghezze d’onda Ciò che abbiamo scoperto è che queste onde piccole ma forti possono essere traslate. in un’amplificazione altrimenti inspiegabile di onde molto più lunghe di quelle che vediamo nell’attuale CMB“disse Yokoyama.

“Pensiamo che ciò sia dovuto a casi occasionali di coerenza tra queste prime onde corte, che possono essere spiegati utilizzando la teoria quantistica dei campi, la teoria più forte che abbiamo per descrivere fenomeni quotidiani come i fotoni o gli elettroni. Mentre le singole onde corte sarebbero relativamente impotenti, coerenti i gruppi avrebbero il potere di rimodellare onde molto più grandi di loro. Questo è un raro caso in cui una teoria di qualcosa su una scala estrema sembra spiegare qualcosa all’estremità opposta della scala.

Se, come suggeriscono Kristiano e Yokoyama, le prime fluttuazioni su piccola scala nell’universo influenzano alcune delle fluttuazioni su scala più ampia che vediamo nella CMB, Ciò potrebbe sconvolgere la spiegazione standard delle strutture grossolane dell’universo.

“Ma anche, dal momento che possiamo usare le misurazioni delle lunghezze d’onda nella CMB per limitare efficacemente l’estensione delle lunghezze d’onda corrispondenti nell’universo primordiale, questo limita necessariamente qualsiasi altro fenomeno che potrebbe dipendere da queste lunghezze d’onda più corte e più lunghe. Ed è qui che arrivano i PBH di nuovo in gioco”, sottolinea.

“È opinione diffusa che il collasso delle lunghezze d’onda corte ma forti nell’universo primordiale sia ciò che crea i buchi neri primordiali”, conclude Kristiano. “Il nostro studio suggerisce che dovrebbero esserci molti meno PBH di quanti sarebbero necessari se lo fossero davvero un forte candidato per eventi di materia oscura o onde gravitazionali.”

 
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