다 우주에서 원시 블랙홀과 암흑 물질 탐색

Kavli 우주 물리학 및 수학 연구소 (Kavli IPMU)는 다양한 과학 지식 분야에서 많은 자격을 갖춘 전문가가 있기 때문에 가능한 풍부한 학제 간 프로젝트로 유명합니다. 그러한 프로젝트 중 하나는 별과 은하가 형성되기 전에 초기 우주에서 형성되었을 수있는 블랙홀을 연구하는 것입니다.

이러한 원시 블랙홀은 관측 된 중력파 신호의 일부에 대해 우주의 암흑 물질의 전부 또는 일부를 담당 할 수 있으며, 우리 은하와 다른 은하의 중심에 위치한 초대 질량 블랙홀의 씨앗 역할도합니다.

원시 블랙홀을 더 잘 이해하기 위해 Kavli IPMU의 Alexander Kusenko가 이끄는 팀은 초기 우주 연구로 전환했습니다. 초기 우주는 밀도가 너무 높아서 50 % 이상의 양의 밀도 변동이 블랙홀을 형성 할 수 있습니다. 그러나 과학은 은하의 배아를 일으킨 우주적 섭동의 크기가 훨씬 더 작다는 것을 알고 있습니다. 그럼에도 불구하고 초기 우주에서 일어난 많은 과정은 블랙홀 형성에 유리한 조건의 출현으로 이어질 수 있습니다.

흥미로운 가능성 중 하나는 은하계와 은하단과 같은 현대 세계에서 관찰되는 주요 구조를 발생시키는 것으로 여겨지는 우주의 급속한 팽창 기간 인 인플레이션 동안 "딸 우주"에서 원시 블랙홀이 형성되었을 수 있다는 것입니다. 상대적으로 작은 딸 우주는 작은 부피에 많은 양의 에너지가 방출되면서 붕괴되어 블랙홀을 형성했다고 저자들은 설명했다. 큰 딸 우주는 인플레이션 팽창을 경험했지만, 아인슈타인의 상대성 이론의 조항에 따르면 팽창 후에는 내부 관찰자에게만 거대 해졌고 외부 관찰자, 즉 당신과 나에게는이 딸 우주도 블랙홀로 나타나야한다고 덧붙였습니다. 그들.

그들의 연구에서 Kusenko의 팀은 원시 블랙홀 형성에 대한 새로운 시나리오를 설명하고, Multiverse 시나리오에 따라 형성되는 블랙홀은 8.2m Subaru 망원경의 HSC (Hyper Suprime-Cam) 카메라를 사용하여 감지 할 수 있음을 보여주었습니다. 이 카메라의 독창성은 전체 안드로메다 은하 전체의 상세한 사진을 찍을 수 있다는 사실에 있습니다. 이때 원시 블랙홀이 은하의 별들 중 하나를지나 가면 그러한 블랙홀의 질량을 결정할 수있게됩니다. Kavli IPMU 팀은 이전에 발표 된 연구 (Takada et al., 2019, Nature Astronomy 3, 524-534)에서 HSC 카메라로 감지 된 원시 블랙홀에 대한 흥미로운 새로운 후보를보고했습니다.

이 연구는 Physical Review Letters 저널에 게재됩니다.