Existence našeho vesmíru závisí na základní nerovnováze: proč je tam tolik hmoty a tak málo antihmoty? Podle obecně přijímané teorie by Velký třesk vytvořil stejné množství obou, což by vedlo k jejich zničení a zanechalo za sebou pouze prázdnotu. Nicméně jsme tady. Fyzici se již dlouho snaží vysvětlit tuto asymetrii a nová teorie naznačuje překvapivého viníka: prapůvodní černé díry – hypotetické pozůstatky nejranějších okamžiků vesmíru.
Problém antihmoty
Standardní model částicové fyziky předpovídá, že hmota a antihmota musely být během Velkého třesku vytvořeny ve stejném množství. Když se srazí, tyto částice se navzájem anihilují a mění se v čistou energii. To znamená, že pokud vesmír začínal v dokonalé rovnováze, měl by nyní postrádat složité struktury, jako jsou galaxie, hvězdy nebo dokonce život. Skutečnost, že existujeme, naznačuje, že něco muselo naklonit misky vah ve prospěch hmoty.
Hypotéza černé díry
Nikodem Poplavsky, teoretický fyzik z University of New Haven, naznačuje, že drobné prapůvodní černé díry zrozené těsně po velkém třesku selektivně absorbovaly antihmotu. Tyto černé díry, vzniklé extrémním kolísáním hustoty, by mohly fungovat jako gravitační „propady“ a přednostně zachycovat těžší antičástice kvůli jejich mírně nižší rychlosti.
„Hmotová asymetrie a výsledná asymetrie zachycení černých děr vedly k nerovnováze hmoty a antihmoty v pozorovatelném vesmíru, aniž by došlo k porušení zachování baryonového čísla a bez nutnosti nové fyziky nad rámec Standardního modelu,“ argumentuje Poplavsky.
Jak by to mohlo fungovat
Teorie je založena na dvou klíčových bodech. Za prvé, antičástice jsou o něco masivnější než jejich hmotné protějšky. Za druhé, čím pomaleji se částice pohybuje, tím vyšší je pravděpodobnost, že bude zachycena gravitací černé díry. Tato kombinace by umožnila prvotním černým dírám spotřebovávat antihmotu rychleji než hmotu, čímž by se postupně snižovala její přítomnost v raném vesmíru.
Důsledky pro časný růst černých děr
Tato hypotéza také řeší další kosmologickou záhadu: nečekaně rychlý nárůst hmotnosti supermasivních černých děr v raném vesmíru. Vesmírný dalekohled Jamese Webba objevil tyto obry existující pouhých 500 milionů let po velkém třesku, mnohem dříve, než se dříve myslelo, že je to možné. Poplavsky naznačuje, že nasycením antihmotou by prvotní černé díry mohly dosáhnout obrovských rozměrů mnohem rychleji než během normálního narůstání.
“Průvodní černé díry absorbovaly více antihmoty než hmoty, a protože antihmota byla mnohem těžší než hmota, prvotní černé díry enormně zvýšily svou hmotnost,” vysvětluje Poplavsky.
Vpřed
V současnosti zůstává existence primordiálních černých děr hypotetická. Jejich přímá detekce je velkou výzvou, protože existovaly v době, kterou je extrémně obtížné pozorovat. Budoucí experimenty zahrnující gravitační vlny nebo detekci neutrin mohou nabídnout cestu k ověření. Další důkazy by navíc mohla poskytnout přesná měření rozdílu hmotnosti mezi hmotou a antihmotou při extrémních hustotách.
Tato teorie nabízí přesvědčivé, i když spekulativní řešení jedné z nejhlubších záhad kosmologie. Pokud se to potvrdí, přepíše to naše chápání toho, jak se vesmír vyvíjel ze symetrického počátku do dominantní hmoty, kterou vidíme dnes.
