Nejranější černé díry, které vznikly v chaotických okamžicích po Velkém třesku, možná nezmizely, jak se dříve myslelo. Nedávná studie zpochybňuje zažitý předpoklad, že prvotní černé díry – první černé díry ve vesmíru – nevyhnutelně kolabují a vypařují se Hawkingovým zářením. Místo toho studie naznačuje, že některé z těchto starověkých objektů mohly růst absorbováním záření z raného vesmíru a mohly přežít dodnes jako součást temné hmoty.
Standardní model versus nová data
Po celá desetiletí panovala vědecká shoda v tom, že menší prvotní černé díry budou postupně ztrácet hmotu prostřednictvím Hawkingova záření a nakonec zmizí. Tento osud byl v rámci obecné teorie relativity považován za nevyhnutelný. Nová studie zveřejněná v lednu na arXiv však představuje kritický faktor: extrémní tepelné záření přítomné v raném vesmíru. Článek uvádí, že pokud „účinnost kolapsu“ prvotní černé díry překročí určitou prahovou hodnotu, nejen že se nevypaří, ale také aktivně absorbuje okolní fotony a zvyšuje její hmotnost.
Nejedná se pouze o úpravu existující teorie. Raný vesmír byl neuvěřitelně hustým a horkým prostředím naplněným vysokoenergetickým zářením. Pokud by primordiální černé díry dokázaly účinně absorbovat toto záření, jejich míra přežití by byla výrazně vyšší, než se dosud myslelo. To zpochybňuje naše chápání jejich životního cyklu a dramaticky rozšiřuje možný rozsah mas, které by dnes mohly ještě existovat.
Důsledky pro temnou hmotu
Důsledky jsou obrovské, zejména pro hledání temné hmoty, záhadné látky, která tvoří přibližně 85 % hmoty vesmíru. Pokud primordiální černé díry mohou růst a přetrvávat, mohly by tvořit významnou část temné hmoty. Studie objasňuje, že přijatelný hmotnostní rozsah pro tyto černé díry, aby působily jako kandidáti na temnou hmotu, se dramaticky zvyšuje v závislosti na jejich absorpční účinnosti.
- S absorpční účinností 0,3 se rozsah životaschopných hmot rozšiřuje z 10^16 gramů na 10^21 gramů.
- Při účinnosti 0,39 se rozsah zvyšuje na 5×10^14 gramů až 5×10^19 gramů.
Tyto rozsahy jsou mnohem širší, než se dříve předpokládalo, což znamená, že by dnes mohly existovat prapůvodní černé díry s různou hmotností a zůstat nedetekovány.
Přehodnocení raného vesmíru
Tato práce vyžaduje zásadní přehodnocení našeho chápání raného vesmíru. Předpokládali jsme, že víme, jak se tyto objekty vyvíjely, ale zdá se, že vesmír měl jiné plány. Schopnost prapůvodních černých děr růst zásadně mění naši vesmírnou historii a nutí nás přehodnotit podmínky jejich vzniku a potenciální roli, kterou hrají v probíhající záhadě temné hmoty.
Tato studie není jen malou úpravou modelu; toto je nová kapitola v našem chápání nejranějších okamžiků vesmíru.
