Acel zumzet cosmic slab pe care l-ai auzit? S-ar putea să nu fie frigiderul universului. Noi cercetări sugerează că fundalul de unde gravitaționale detectat de rețelele de sincronizare a pulsarilor ar putea fi ecoul fantomatic al găurilor negre supermasive formate acum mai bine de 13 miliarde de ani - posibil din colapsul ipoteticelor 'Stele Întunecate' alimentate de materia întunecată.

Într-un studiu publicat ca o Scrisoare în Physical Review D, cercetătorii de la Universitatea Colgate, Sohan Ghodla și Cosmin Ilie, au investigat dacă găurile negre supermasive născute în Universul timpuriu ar putea lăsa o amprentă durabilă asupra undelor gravitaționale pe care le detectăm astăzi. Legătura? Găurile negre surprinzător de masive văzute în Universul tânăr și undele gravitaționale generate miliarde de ani mai târziu când perechi ale acestor coloși se spiralizează împreună.

Echipa a descoperit că o clasă posibilă de semințe timpurii de găuri negre - rămășițe ale Stelelor Întunecate supermasive - ar putea domina potențial semnalul de la Rețelele de Sincronizare a Pulsarilor (PTA). După cum a spus Ilie, 'Rețelele de sincronizare a pulsarilor sunt de obicei considerate sonde ale binarilor de găuri negre supermasive din Universul relativ recent. Ceea ce arată munca noastră este că semnalul ar putea conține și informații despre modul în care strămoșii acestor găuri negre s-au format la zorii cosmici.'

Pentru cei care nu sunt fluenți în vorbirea despre pulsari: Rețelele de Sincronizare a Pulsarilor folosesc stele neutronice care se rotesc rapid ca ceasuri cosmice. Când undele gravitaționale trec, ele modifică subtil sincronizarea impulsurilor radio care ajung pe Pământ. Urmărind mulți pulsari, echipele au găsit dovezi pentru un fundal stocastic de unde gravitaționale la frecvențe de nanohertzi - probabil de la binare de găuri negre supermasive, în special cele cu mase combinate de peste un miliard de sori.

Dar cum au devenit acele găuri negre atât de mari atât de repede? Aici intervin Stelele Întunecate. Aceste stele primordiale ipotetice ar fi alimentate de încălzirea materiei întunecate, nu de fuziunea nucleară, permițându-le să crească până la un milion de mase solare sau mai mult înainte de a colapsa în găuri negre. Ghodla și Ilie au modelat cum ar evolua astfel de semințe, s-ar contopi și ar produce unde gravitaționale.

Concluzia lor? Dacă rămășițele Stelelor Întunecate există la o densitate numerică de aproximativ 10^-3 Mpc^-3, descendenții lor ar putea contribui cu o parte mare, posibil dominantă, a semnalului PTA. În contrast, găurile negre cu colaps direct, cu densități apropiate de 10^-6 Mpc^-3, ar contribui mult mai puțin.

Studiul evidențiază și o întorsătură interesantă: observațiile PTA pot limita cât de comune au fost aceste semințe timpurii. 'Dacă produci prea multe dintre aceste semințe masive, ajungi să produci în exces semnalul detectat de PTA. Dacă produci prea puține, ai nevoie de alte surse pentru a asambla eficient aceste găuri negre supermasive mai târziu,' a spus Ghodla. Densitatea semințelor în jur de 10^-2 până la 10^-1 Mpc^-3 ar depăși limitele observate, în funcție de masele halourilor.

Acest lucru oferă PTA-urilor o abilitate neașteptată de a sonda populații la redshift-uri mai mari de 10 - obiecte antice ai căror descendenți creează undele pe care le vedem astăzi. Calculele confirmă, de asemenea, că binarele cu mase totale ale găurilor negre de peste aproximativ 10^9 mase solare domină semnalul.

Așa că, data viitoare când auzi acel zumzet cosmic, amintește-ți: ar putea fi amprenta undelor gravitaționale a primelor găuri negre supermasive ale universului, născute din stele alimentate de materia întunecată. Cine știa că universul are origini atât de dramatice?