Χρήση των δεδομένων από τις ανιχνεύσεις βαρυτικών κυμάτων ως μέσο εκτίμησης του ποσοστού της σκοτεινής ύλης που αποτελείται από αρχέγονες μελανές οπές

Use of data from Gravitational Wave detection as a means of estimating the fracture of Dark Matter consisting of Primordial Black Holes (Αγγλική)

  1. MSc thesis
  2. Μακόπουλος, Σπυρίδων
  3. Προχωρημένες Σπουδές στη Φυσική (ΠΣΦ)
  4. 29 Σεπτεμβρίου 2019 [2019-09-29]
  5. Ελληνικά
  6. 100
  7. Χατζηχρήστου, Ελένη Θωμαή
  8. Χατζηχρήστου, Ελένη Θωμαή | Παπαδόπουλος, Κωνσταντίνος
  9. Αρχέγονες Μελανές Οπές | Βαρυτικά Κύματα | Σκοτεινή Ύλη | Primordial Black Holes | Gravitational Waves | Dark Matter
  10. 156
  11. Περιέχει: Σχήματα, Πίνακες
    • Η πρόσφατη επιβεβαίωση της ύπαρξης των βαρυτικών κυμάτων άνοιξε ένα νέο παράθυρο παρατήρησης για την Αστροφυσική. Ανάμεσα στις επιπτώσεις αυτού του γεγονότος είναι και η δυνατότητα παρατήρησης συνενώσεων μεταξύ αστέρων νετρονίων, μελανών οπών ή συνδυασμού και των δύο. Μερικές από τις ανιχνεύσεις αυτές αφορούν σε υπέρμαζες μελανές οπές που με μεγάλη πιθανότητα θα μπορούσαν να είναι αρχέγονες μελανές οπές (Primordial Black Holes, PBHs) οι οποίες θεωρείται ότι απαρτίζουν ένα κλάσμα της σκοτεινής ύλης (Dark Matter, DM). Η φύση της DM παραμένει έως και σήμερα άγνωστη και μία από τις μεγαλύτερες προκλήσεις είναι να προσδιοριστούν τα είδη της ύλης που την απαρτίζουν και σε τι ποσοστό το κάθε ένα. Σκοπός της συγκεκριμένης διπλωματικής εργασίας είναι να συμβάλει στην κατανόηση του τρόπου με τον οποίο μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε τις ανιχνεύσεις βαρυτικών κυμάτων για την εκτίμηση του ποσοστού της DM που αποτελείται από PBHs, κάνοντας μία κριτική ανασκόπηση της βιβλιογραφίας που ασχολείται με αυτό το θέμα. Για να επιτευχθεί ο σκοπός της εργασίας, παρουσιάζονται τα χαρακτηριστικά της DM, οι ιδιότητες των PBHs που μας επιτρέπουν να τις κατατάξουμε στην DM καθώς επίσης ο τρόπος δημιουργίας τους και ο ρυθμός με τον οποίο συγχωνεύονται τα δυαδικά συστήματα που σχηματίζουν. Ο ρυθμός αυτός είναι εκφρασμένος σε σχέση με το κλάσμα των PBHs στην DM. Βέβαια η αφθονία των PBHs στο Σύμπαν περιορίζεται από τις παρατηρήσεις μας στο ηλεκτρομαγνητικό φάσμα, ωστόσο καταλήγουμε ότι οι PBHs θα μπορούσαν να αποτελούν από ένα μικρό κομμάτι έως και το σύνολο της DM. Έτσι με βάση τις παρατηρήσεις μας για τον ρυθμό συγχωνεύσεων από τις ανιχνεύσεις βαρυτικών κυμάτων εκτιμάται ότι θα μπορέσουμε να προσδιορίσουμε το ποσοστό της DM που αποτελείται από PBHs. Έτσι η εργασία καταλήγει προτείνοντας τα βήματα που θα μας οδηγήσουν να πετύχουμε τον σκοπό αυτό.
    • The recent confirmation of the existence of gravitational waves has opened a new observation window for Astrophysics. Among the effects of this event is the ability of observing neutron stars and black holes coalescences, or a combination of both. Some of these detections are related to supermassive black holes, which are likely to be Primordial Black Holes (PBHs), and thought to make up a part of dark matter (DM). The nature of DM remains unknown to date, so one of the biggest challenges is to identify the kind of matter that accounts DM. The aim of this thesis is to contribute to the understanding of how we can use the gravitational wave detections to estimate the fraction of PBHs in DM, by making a critical review of the literature dealing with this topic. To achieve the aim of the thesis, we present the characteristics of DM, the properties of PBHs that allow us to include them in DM as well as their formation principals and the rate at which their binaries merge. This rate is expressed in relation to the fraction of PBHs in DM. Of course, the abundance of PBHs in the Universe is limited by our observations on the electromagnetic spectrum, but we conclude that PBHs could make up from a small part up to the total of DM. Thus, based on our observations on merging rate from gravity waves we estimate that it will be possible to determine the percentage of DM consisting of PBHs. Thus the thesis concludes with suggestions about the steps that will lead us to achieve this goal.
  13. Items in Apothesis are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.