Vědci možná poprvé objevili důkazy o prapůvodních černých dírách – reliktech nejranějších okamžiků vesmíru – díky pozorování gravitačních vln. Observatoř LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory) a spolupráce Virgo detekovaly 12. listopadu signál, který neodpovídá známým astrofyzikálním událostem, což potenciálně ukazuje na sloučení objektů příliš malých na to, aby byly pozůstatky hvězd.
Neobvyklý signál: S251112cm
Od roku 2012 potvrdily LIGO a Virgo gravitační vlny ze srážek černých děr a neutronových hvězd. Událost označená jako S251112cm však vyčnívala: hmotnost jednoho ze splývajících objektů byla příliš malá na to, aby se dala vysvětlit standardním kolapsem hvězdy. Jak řekla fyzika z Durhamské univerzity Juna Kroonová: “Pokud se to ukáže jako realita, bude to obrovský objev.” Půjde o první přímé pozorování černé díry vytvořené nikoli z umírající hvězdy, ale z extrémních podmínek raného vesmíru.
Průvodní černé díry: Dlouhá teoretická existence
Koncept primordiálních černých děr (PBH) se datuje do desetiletí. Na rozdíl od hvězdných černých děr, které vznikají při kolapsu hvězd, se předpokládá, že prvotní černé díry vznikly z fluktuací hustoty v ultra horkém plazmatu velkého třesku. Jejich potenciální hmotnostní rozsah je obrovský – od zlomků atomu až po 100 000 hmotností Slunce.
Proč je to důležité? Primární černé díry mohou vysvětlit některé z největších záhad vesmíru. Pokud existují, mohly by tvořit významnou část temné hmoty, neviditelné látky, která tvoří 85 % hmoty vesmíru. Jejich existence by nevyžadovala novou fyziku přesahující naše současné chápání, na rozdíl od mnoha jiných kandidátů na temnou hmotu.
Falešné poplachy a nejistoty
Signálem však může být falešný poplach. LIGO-Virgo detekuje falešné signály zhruba jednou za čtyři roky. To je zvláště problematické u vzácných událostí, jako je S251112cm. Varování zúžilo umístění zdroje pouze na oblast 6000krát širší než Měsíc, což znesnadnilo následná elektromagnetická pozorování.
Hawkingovo záření a vypařování
I kdyby to byla pravda, objevená černá díra nemusí trvat dlouho. Stephen Hawking se domníval, že černé díry vyzařují záření, které způsobuje jejich vypařování v průběhu času. Lehčí primordiální černé díry by zmizely brzy po velkém třesku, zatímco ty těžší se mohou pomalu rozkládat i dnes.
Hledání pokračuje
Prozatím mohou vědci analyzovat pouze samotný signál gravitační vlny, aby upřesnili své chápání. K potvrzení existence primárních černých děr s jistotou je zapotřebí více takových detekcí, ale vědci uznávají, že takové události mohou být extrémně vzácné.
“Zdá se nepravděpodobné, že skutečně budeme schopni s jistotou vědět, zda byl tento signál skutečný nebo ne,” uzavřel Kroon.
Ať už jde o skutečný objev nebo statistickou náhodu, S251112cm demonstruje potenciál astronomie gravitačních vln prozkoumat nejstarší epochy vesmíru a odhalit skryté složky temné hmoty.
