.Detecting the primordial black holes that could be today's dark matter
http://blog.naver.com/mssoms
http://jl0620.blogspot.com
https://www.facebook.com/junggoo.lee.54
Starship version space science
.Detecting the primordial black holes that could be today's dark matter
오늘날의 암흑물질이 될 수 있는 원시 블랙홀을 감지하다
David Appell , Phys.org 작성 Sadie Harley가 편집하고 Robert Egan 이 검토했습니다. 편집자 주 초기 우주의 원시 블랙홀 개념. 강착 원반은 블랙홀을 가시화하기 위한 것으로, 실제 아기 우주에서는 형성되지 않을 가능성이 높습니다. 출처: NASA 고다드 우주 비행 센터 (출처: https://svs.gsfc.nasa.gov/14524#media_group_374082)
불활성 중성미자, 축이온, 약하게 상호작용하는 거대 입자(WIMP)와 같은 입자 외에도 우주의 차가운 암흑 물질의 주요 후보로는 원시 블랙홀이 있습니다. 원시 블랙홀은 빅뱅 직후 몇 초 동안 아원자 입자가 극도로 고밀도로 모여서 만들어진 블랙홀입니다. 원시 블랙홀(PBH)은 고전적으로 안정적이지만, 1975년 스티븐 호킹이 보여준 것처럼 양자 효과를 통해 증발하여 흑체처럼 복사할 수 있습니다.
따라서 원시 블랙홀은 수명을 가지며, 수명은 초기 질량의 세제곱에 비례합니다. 빅뱅 이후 138억 년이 지났기 때문에, 초기 질량이 1조 킬로그램 이상인 원시 블랙홀만이 오늘날까지 살아남았어야 합니다. 그러나 블랙홀의 수명이 호킹의 예측보다 상당히 길 수 있다는 의견 도 있습니다. 이는 블랙홀이 지닌 정보의 양이 증발을 방지하는 메모리 부담 효과 때문입니다. 따라서 이전에는 이미 증발한 것으로 생각되었던 PBHs가 약 1,000만 킬로그램보다 가벼운 차갑고 어두운 물질 로 여전히 존재할 수 있습니다. 일본 연구팀은 PBH를 생성한 원시 곡률 섭동에 의해 유도된 중력파를 연구하여 가상의 PBH 암흑 물질을 검출하는 방안을 제안했습니다.
이 연구는 Physical Review D 에 게재되었습니다 . 일본 도쿄 국립 천문대의 카즈노리 코리 박사는 "이 연구는 PBHs가 암흑 물질이라는 증거가 향후 중력파 관측을 통해 확인될 것이라고 제안한 세계 최초의 연구입니다."라고 말했습니다. 그는 또한 일본 내 여러 물리학 연구 기관과 제휴하고 있습니다. 지금까지 수많은 실험적 탐색이 있었음에도 불구하고 물리학자들은 입자 가속기, 지하 및 얼음 아래 검출기, 우주 탐사를 통해 직접 또는 간접적으로 암흑 물질의 흔적을 아직 발견하지 못했습니다. "이런 상황이 계속된다면, 암흑 물질의 악몽 같은 시나리오, 즉 중력적으로 상호작용하는 암흑 물질만 존재하는 시나리오가 중요해질 것입니다."라고 코리와 공동 저자들은 썼습니다.
만약 PBH가 오늘날까지 살아남았다면 PBH 시나리오처럼 거시적인 암흑 물질이 해답이 될 수 있습니다. 호킹의 블랙홀이 복사한다는 결론은 블랙홀이 결국 완전히 증발하여 더 이상 존재하지 않게 된다는 것을 의미합니다. 그러나 호킹의 계산은 블랙홀의 전체 수명 동안 준고전적 블랙홀을 가정했으며, 증발하는 블랙홀에서 생성된 입자들의 양자 역반응을 무시했습니다. 전체 처리 과정은 2018년 조지아 이론 물리학 자 지아 드발리 가 발견한 기억 부담 효과를 보여줍니다. 블랙홀을 중력자의 응축물로 보고, 중력의 매개체로 추정되는 미세 양자 상태가 블랙홀의 엔트로피에 영향을 미칩니다. "기억"은 블랙홀에 저장된 정보를 의미합니다.
이 저장된 정보는 블랙홀을 안정화시켜 붕괴에 대한 저항력을 높입니다. 블랙홀의 상태는 자체 기억의 부담으로 안정화됩니다. 이 효과는 블랙홀이 초기 질량의 약 절반을 잃었을 때 더욱 중요해집니다. 1그램에서 100억 그램까지 다양한 PBH 초기 질량에 대한 유도 중력파 강도(세로축) 대 스펙트럼 주파수(가로축). 왼쪽 그림과 오른쪽 그림은 원시 곡률 섭동의 무차원 파워 스펙트럼에 대한 두 가지 다른 선택을 나타냅니다. 출처: 미국물리학회 코리 교수는 "양자 중력 분야의 주요 주제인 기억 부담 효과를 믿는다면 불확실성이 극히 낮은 이론을 세울 수 있다"고 말했다. 블랙홀의 기억 부담이 상당해지면 어떤 일이 일어나는지는 아직 완전히 밝혀지지 않았습니다.
아마도 호킹 증발이 억제되거나, 블랙홀이 덩어리나 중력파로 붕괴될 가능성이 있습니다. Phys.org를 통해 매일 통찰력을 얻는 10만 명 이상의 구독자 와 함께 과학, 기술, 그리고 우주 분야의 최신 소식을 알아보세요 . 무료 뉴스레터 에 가입하시면 중요한 획기적 발견, 혁신, 그리고 연구 관련 최신 소식을 매일 또는 매주 받아보실 수 있습니다 . 이메일 코리와 그의 공동 연구자들은 첫 번째 가능성에 집중했습니다. 드발리와 그의 공동 연구자들은 호킹 방출 속도가 블랙홀 엔트로피의 정수 제곱에 의해 억제된다고 주장했습니다. 블랙홀은 엄청난 양의 엔트로피를 가지고 있습니다. 태양 질량의 슈바르츠실트 블랙홀은 볼츠만 상수 단위로 10^ 77 의 엔트로피를 가집니다 .
반면 태양의 엔트로피는 10^ 58 입니다 . 따라서 블랙홀의 수명이 크게 연장됩니다. 우주론적 제약은 PBH의 하한과 상한을 결정합니다. 따라서 코리와 동료들은 초기 질량이 100kg 이상 1천만 kg 이하인 PBH에 집중합니다. 널리 알려진 PBH 생성 메커니즘 중 하나는 시공간 곡률 섭동이 극도로 강화된 초기 우주 조각들의 중력 붕괴입니다. 복사가 지배하는 이 시기에는 상당한 양의 중력파도 생성되는데, 그 전형적인 주파수는 PBH의 초기 질량과 일대일 대응합니다. 현재 우주에서 이러한 중력파의 관측 특성을 연구하면서 광범위한 계산을 통해 오늘날 주파수에 따른 중력파 스펙트럼을 얻었고, 또한 제안된 미래의 중력파 관측소에서 1년간 관측할 경우 예상되는 신호 대 잡음비를 얻었습니다.
예상되는 유도 중력파 스펙트럼에 대한 계산 결과, 충분히 무거운 메모리 부담을 지닌 PBH 암흑 물질은 오늘날에도 관찰이 가능한데, 그 이유는 이들이 비교적 저주파의 중력파를 유도하기 때문이라는 것이 밝혀졌습니다. 이러한 목표를 염두에 두고 미래의 관측소가 설계되고 있는데, 우주 기반 LISA(레이저 간섭계 우주 안테나), 일본의 DECIGO(데시헤르츠 간섭계 중력파 관측소), LISA의 수명이 다하면 대체하기 위해 유럽 우주국(ESA)이 제안한 빅뱅 관측소(BBO) 등이 있습니다. 코리와 그의 동료들은 파동의 주파수에 따라 예상되는 스펙트럼의 그래프를 작성하고, 방정식을 확장하여 실제 관찰에서 볼 수 있는 신호 대 잡음비를 예측했습니다.
연구진은 또한 중력파 천문학자들이 기억에 의존하는 PBH 암흑 물질의 존재를 확인하거나 배제할 수 있는 기준을 제시합니다. 그럼에도 불구하고, 기억에 의존하는 PBH 암흑 물질의 비선형 동역학은 중력파 의 세부적인 형태를 결정할 것입니다 . 유도파의 최대 주파수는 최대 30MHz까지 높아질 수 있는데, 이는 미국에 있는 두 개의 LIGO가 감지할 수 있는 10kHz의 최대 주파수보다 3,000배 높습니다. 그러나 계산 결과 스펙트럼에 적외선 흔적이 존재하여 더 낮은 최대 주파수를 시사합니다. 이러한 현상은 제안된 코스믹 익스플로러(Cosmic Explorer)에서 감지할 수 있을 것입니다. 코스믹 익스플로러는 LIGO와 동일한 L자형 디자인을 가지지만 간섭계 팔의 길이가 LIGO의 4km 길이와 달리 40km인 3세대 지상 기반 중력파 관측소입니다.
추가 정보: Kazunori Kohri 외, 기억 부담 효과를 이용한 원시 블랙홀 암흑 물질 탐사 유도 중력파, Physical Review D (2025). DOI: 10.1103/PhysRevD.111.063543 . arXiv : DOI: 10.48550/arxiv.2409.06365 저널 정보: arXiv , Physical Review D
https://phys.org/news/2025-05-primordial-black-holes-today-dark.html
메모 2505261228_소스1.분석중 【】
'암흑물질이 초기 우주의 블랙홀이다?' 이 가설의 증거가 천문관측의 대상이 되었다?
1-3.
이 연구는 PBHs가 암흑 물질이라는 증거가 향후 중력파 관측을 통해 확인될 것이라고 제안한 세계 최초의 연구이다.
우선, 관측 가능성에 긍정적인 이유를 나의 이론적 설명으로 전개해 본다.
암흑물질=초기 원시 블랙홀(PBH)-가설1. 증명
a.암흑물질이 qpeoms 양자입자에서 msbase 일반원소을 걸쳐 oss.zerosum.charge을 걸쳐 msoss 암흑물질이 등장한다.
b.그래서 원시 블랙홀 양자적 vixer가 암흑물질 영역까지 진출하는 장기적 진화를 암시한다.
_[1,1-1,1-2】
초기 블랙홀이 양자적 정보을 가지고 있다면 중성자 별들을 거느린 흔적일 것이다. 빅뱅사건과 더불어 생성된 qpeoms의 중첩은 질량을 가졌고,
초기의 양자 블랙홀 vixer는 강착원반을 중성미자로 방출하는 양자입자의 영역이며 많은 vixxer 정보를 가지게 되었을거다.
빅뱅으로 수소원소를 만들어낸 mcell 최소 질량이 순간적으로 나타났다 사라지는 게 아니라, 이미 정보화된 중성미자 vixxer 때문에 정보 보존법칙(magicsum)에 의해 msbase을 걸쳐 msoss 영역의 장기화된 생존이 가능한 암흑물질로 진화 되었을거다. 으음.
qvixer 블랙홀 충돌이나 병합이 중력파를 발생 시킨다. 고로, 암흑물질도 중력파 스펙트럼을 나타낸다. 어허.
3-1.
예상되는 유도 중력파 스펙트럼에 대한 계산 결과, 충분히 무거운 메모리 부담을 지닌 PBH 암흑 물질은 오늘날에도 관찰이 가능한데, 그 이유는 이들이 비교적 저주파의 중력파를 유도하기 때문이라는 것이 밝혀졌다.
_[2-2,2-3,2-4】vixer 블랙홀은 엔트로피 vixxer 정보를 가지고 있다.
one.bigbang.vixer(*) 당, 태양 질량의 슈바르츠실트 블랙홀은 볼츠만 상수 단위로 10^ 77 의 엔트로피를 가진다 . 반면 중성자 별의 엔트로피는 10^ 58 의 중성미자 vixxer을 가진다 . 어허.
댓글