Zwarte gaten slaan neer als donkere materie
Percentage materie in het heelal Gewone materie maakt iets meer dan vier procent uit van de inhoud van ons universum. Het merendeel (ongeveer 72 procent) lijkt te bestaan uit donkere energie.
Om het aantal oorspronkelijke zwarte gaten te schatten, blijven alleen theoretische berekeningen over. Zoals experts hebben ontdekt, kan het bereik zeer groot zijn: beperkingen die worden opgelegd door kosmische achtergrondstraling, waardoor het universum 300.000 jaar na de oerknal homogeen moet zijn. Het maakte sterke schommelingen in de dichtheid mogelijk enkele ogenblikken na de oerknal -En daarmee een groot aantal oorspronkelijke zwarte gaten.
Zeer sterke benadering
Voor deze berekeningen zijn modellen uit de kwantumveldentheorie gebruikt. Dit is een fysiek systeem waarmee we het gedrag van materie in het subatomaire systeem kunnen beschrijven. Dit is precies wat nodig was om het universum te beschrijven in een tijd waarin quarks, gluonen en andere elementaire deeltjes tot een zeer kleine ruimte werden samengeperst. De kwantumveldentheorie is zeer goed getest, maar heeft een ernstige zwakte: de berekeningen zijn zo complex dat het bijna onmogelijk is om het resultaat nauwkeurig te berekenen. Je moet altijd vertrouwen op benaderingsmethoden, die bovendien rekenintensief blijken te zijn.
Tot nu toe hebben onderzoekers een zeer ruwe schatting gebruikt om het aantal oorspronkelijke zwarte gaten te schatten: het was alsof we de sinusfunctie sin(S) via een rechte lijn S Een benadering (in een klein gebied rond nul kan dit voldoende zijn, maar zodra je van nul af beweegt, is deze benadering duidelijk verkeerd). Christian en Yokoyama beseften dat deze vereenvoudiging te krachtig zou kunnen zijn Al gevreesd in eerder werk. Nu kunnen ze bewijzen dat hun vermoedens terecht waren.
Taylor-serie | De eenvoudigste manier om met een complexe functie om te gaan is de methode van Taylor, die is gebaseerd op de verstoringstheorie die in de natuurkunde wordt gebruikt. Hierdoor kunnen functies zoals sinus (zwart) worden benaderd. Hoe meer termen je in aanmerking neemt (rood: één, oranje: twee, geel: drie enzovoort), hoe beter de aanpak de hele oplossing vertegenwoordigt.
Met een iets betere benadering konden de twee natuurkundigen aantonen dat het mogelijke aantal oorspronkelijke zwarte gaten dramatisch afneemt. Christian en Yokoyama hebben aanvullende termen opgenomen in de oorspronkelijke benadering: het is alsof iemand een zonde is(S) tijdens S + S3/3 (wat eigenlijk iets betere resultaten oplevert). Met hun preciezere model konden Christian en Yokoyama zien dat zeer grote fluctuaties in de dichtheid – die nodig zouden zijn voor een groot aantal oorspronkelijke zwarte gaten – niet in verhouding staan tot de kosmische achtergrondstraling die we vandaag de dag waarnemen. Zo concludeerden de twee natuurkundigen dat het aantal oorspronkelijke zwarte gaten veel kleiner is dan eerder werd aangenomen.