Nedávná pozorování gravitačních vln – vlnění ve struktuře časoprostoru – poskytla zajímavou stopu, že zažitá kosmologická teorie může být konečně správná. Vědci se domnívají, že objevili známky existence prapůvodních černých děr : drobných starověkých objektů, které se nezrodily ze smrti hvězd, ale z chaotických fluktuací samotného Velkého třesku.
Pokud by se to potvrdilo, mohly by takové „neastrofyzikální“ černé díry vyřešit jednu z největších záhad moderní vědy: určení povahy temné hmoty.
Za smrtí hvězd
Abychom pochopili význam tohoto objevu, je nutné rozlišovat mezi černými dírami, které již známe, a těmi, o kterých se zde diskutuje.
- Černé díry hvězdné hmotnosti: vznikají, když se masivní hvězdy zhroutí na konci svého životního cyklu. Obvykle jsou mnohem větší než naše Slunce.
- Primordiální černé díry (PBH): vznikly bezprostředně po velkém třesku v důsledku kolísání hustoty v raném vesmíru. Vzhledem k tomu, že jejich původ nesouvisí s vývojem hvězd, mohou být neuvěřitelně malé – od hmotnosti asteroidu až po hmotnost velké planety.
Signál detekovaný Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) byl způsoben srážkou dvou černých děr, z nichž alespoň jedna měla hmotnost menší než hmotnost našeho Slunce. Protože standardní hvězdný vývoj není schopen vytvořit černou díru tak malé velikosti, tento signál naznačuje jejich prvotní původ.
Spojení s temnou hmotou
Objev těchto malých černých děr není jen kuriózní skutečnost; toto je potenciální řešení problému temné hmoty.
Temná hmota je neviditelná látka, která tvoří přibližně 85 % veškeré hmoty ve vesmíru. Přestože ho nevidíme (protože neinteraguje se světlem ani elektromagnetickým zářením), víme o jeho existenci díky gravitaci, která zabraňuje rozpadu galaxií. Fyzici po desetiletí hledali subatomární částici, která by mohla vysvětlit povahu temné hmoty, ale pátrání bylo z velké části neúspěšné.
„Nejpravděpodobnějším vysvětlením signálu LIGO, který nemá žádné tradiční astrofyzikální vysvětlení, je detekce prvotní černé díry,“ říká výzkumník Alberto Magarajah.
Primordiální černé díry jsou ideálními kandidáty na temnou hmotu, protože mají hmotu a působí gravitační silou, ale zůstávají prakticky neviditelné za horizonty svých událostí.
Čekání na „nevyvratitelné důkazy“
Despite the excitement, the scientific community remains cautious. Existuje možnost, že signál LIGO byl jen “šum” – interference uvnitř masivních laserových ramen detektoru.
Vědci Nico Cappeluti a Alberto Maharaja z University of Miami pracují na prokázání pravosti těchto signálů. Jejich modely naznačují, že i když by takové černé díry se subsolární hmotou měly být vzácné, je jich dost na to, aby je současná i budoucí technologie detekovala.
Pro potvrzení je potřeba více než jeden signál. Aby se astronomové posunuli od „zajímavého vodítka“ k vědeckému faktu, potřebují „tvrdé důkazy“ – sérii konzistentních detekcí konzistentních s předpokládanými vzory primordiálních černých děr.
Dlouhá hra objevování
Historie fyziky nás učí, že je potřeba trpělivost. Albert Einstein předpověděl existenci gravitačních vln již v roce 1915, ale trvalo století technologického pokroku, než byly v roce 2015 konečně objeveny.
S nadcházejícími upgrady sítí LIGO, Virgo a KAGRA a také s budoucím spuštěním detektoru LISA (Laser Interferometer Space Antenna) se konečně budují nástroje k potvrzení existence těchto starověkých vesmírných relikvií.
Závěr: Přestože objev subsolární masové černé díry ještě nebyl potvrzen, poskytuje zásadní vodítko při hledání prvotních černých děr, které potenciálně spojuje Velký třesk se záhadou temné hmoty.
