Vědci testují Hawkingovu předpověď o temné hmotě a černých dírách
Podle našich měření běžné hmoty ve vesmíru jí není zdaleka tolik, aby odpovídala síle gravitačních efektů, které můžeme pozorovat. Ať už zbytek hmoty tvoří cokoli, není to nic, co bychom mohli přímo detekovat. Snaha zjistit, co by to mohlo být, je proto matoucí a náročná, upozorňuje web Evropské kosmické agentury na jednu ze záhad vesmíru.
Pro tuto záhadnou hmotu se vžil termín temná hmota a hypotetických kandidátů pro její vznik je více. Nová práce však obhajuje kandidáta, kterého poprvé navrhli v 70. letech minulého století Stephen Hawking a Bernard Carr – prvotní černé díry.
„Naše studie předpovídá, jak by vypadal raný vesmír, kdyby temnou hmotu místo neznámých částic tvořily černé díry vzniklé během velkého třesku, jak navrhoval Stephen Hawking v 70. letech,“ říká fyzik Nico Cappelluti z Univerzity v Miami.
„To by mělo několik důležitých důsledků. Zaprvé bychom k vysvětlení temné hmoty nepotřebovali novou fyziku. Navíc by nám to pomohlo odpovědět na jednu z nejzávažnějších otázek moderní astrofyziky: Jak mohly supermasivní černé díry v raném vesmíru tak rychle narůst?
Vzhledem k mechanismům, které dnes pozorujeme v moderním vesmíru, by neměly na vznik dostatek času. Tím by se také vyřešila dlouholetá záhada, proč je hmotnost galaxie vždy úměrná hmotnosti supermasivní černé díry v jejím středu.
Existuje několik důvodů, proč černé díry nejsou hlavním kandidátem pro tvorbu temné hmoty. Stejně tak jako temná hmota nevydávají tyto ultrahusté objekty žádné světlo a pokud se potloukají vesmírem a nic nežerou, je velmi obtížné je detekovat. Tak lze učinit pouze pozorováním jejich gravitačního působení na okolní časoprostor.
Jedním z problémů, s nimiž se fyzikové potýkají, je samotné zdánlivé množství temné hmoty. Podle našich výpočtů je pouhých 15 procent hmoty ve vesmíru tvořeno normální hmotou. Zbylých 85 procent tvoří temná hmota.
To je nesmírně náročné spojit s černými dírami. Podle našich modelů vznikají černé díry s hmotností hvězd z masivních hvězd a na světě jich k tomu není dostatek. Většina hvězd ve vesmíru jsou malí červení trpaslíci.
Prvotní černé díry jsou však něco jiného. Proto v posledních letech zažívají jisté oživení jako kandidát na produkci temné hmoty. Jak název napovídá, jedná se o černé díry, které mohly vzniknout z nadměrné hustoty prvotního plazmatu, které vyplnilo vesmír bezprostředně po velkém třesku.
Tyto černé díry mohly být semeny, z nichž vyrostly další černé díry, přičemž některé mohly zůstat dostatečně malé, aby unikly detekci.
Toto vysvětlení by také mohlo pomoci vysvětlit některé další záhady, například to, jak supermasivní černé díry – díry, jejichž hmotnost je milionkrát až miliardkrát větší než hmotnost Slunce, nabývají takových rozměrů. V tuto chvíli je tato otázka postavená na hlavu. Podle výpočtů vědeckého týmu mohly tyto černé díry vyrůst v raném vesmíru splynutím s jinými prvotními černými dírami a akrecí blízkého plynu a hvězd.
„Prvotní černé díry, pokud skutečně existují, by mohly být zárodkem, z něhož vznikly všechny supermasivní černé díry, včetně té v centru Mléčné dráhy,“ říká astronom a fyzik Priyamvada Natarajan z Yaleovy univerzity.
„Pro mě osobně je na této myšlence velmi vzrušující to, jak elegantně spojuje dva opravdu náročné problémy, na kterých pracuji – zkoumání podstaty temné hmoty a vznik a růst černých děr. Řeší je jedním vrzem.“
Prvotní černé díry by dokonce mohly pomoci vysvětlit záhadný přebytek infračerveného záření ve vesmíru. Podle týmu by rostoucí primordiální černé díry vytvářely stejnou infračervenou signaturu.
I když by bylo jistě hezké vyřešit tolik záhad „jedním vrzem“, stále existují otázky, které by bylo třeba zodpovědět. S vesmírným dalekohledem Jamese Webba, který má být brzy vypuštěn do vesmíru, možná budeme schopni získat některé odpovědi.
Zdroj: The European Space Agency.com