Záhadný signál z LIGO: Vědci věří, že prvotní černé díry mohou konečně objasnit temnou hmotu

Neobvyklý signál gravitačních vln, zachycený observatoří LIGO, oživil naděje na objevení prvotních černých děr. Tyto teoretické objekty, pokud se jejich existence potvrdí, by mohly vyřešit jednu z největších záhad astronomie – podstatu temné hmoty.

Neobvyklý signál gravitačních vln, zachycený observatoří LIGO, oživil naděje na objevení prvotních černých děr. Tyto teoretické objekty, pokud se jejich existence potvrdí, by mohly vyřešit jednu z největších záhad astronomie – podstatu temné hmoty. Výzkumníci z University of Miami věří, že nedávná detekce gravitačních vln nás přibližuje k potvrzení těchto dávných objektů, což by představovalo průlom v našem chápání vesmíru.

Prvotní černé díry se podle teorií zformovaly během první zlomku sekundy po Velkém třesku, dávno před vznikem prvních hvězd nebo galaxií. Na rozdíl od černých děr vznikajících kolapsem masivních hvězd by tyto hypotetické objekty mohly mít rozmanitou velikost, od hmotnosti asteroidu až po mnohem větší tělesa. Ačkoliv zatím žádná prvotní černá díra nebyla potvrzena, vědci se domnívají, že by mohly odpovědět na několik klíčových otázek o vesmíru, včetně povahy temné hmoty. Ta tvoří přibližně 85 procent veškeré hmoty a zajišťuje gravitační přitažlivost, která drží galaxie pohromadě.

Nico Cappelluti, docent z Katedry fyziky University of Miami, spolu se svým doktorandem Albertem Magaraggiou, se domnívá, že jejich studie pomůže potvrdit existenci těchto objektů. Jejich práce navazuje na možné objevy ohlášené observatoří LIGO, která koncem loňského roku detekovala neobvyklý signál gravitačních vln. Gravitační vlny jsou vlnění časoprostoru, které vzniká při nejnásilnějších událostech ve vesmíru, včetně srážek černých děr.

Většina známých černých děr vzniká po explozi masivních hvězd jako supernovy a jejich hmotnost se obvykle pohybuje od několika násobků hmotnosti Slunce až po miliardy solárních hmot. V listopadu však LIGO vydalo automatické upozornění na srážku, při níž se zdálo, že alespoň jeden objekt má hmotnost menší než Slunce. Takto malou černou díru by bylo obtížné vysvětlit konvenční hvězdnou evolucí, a místo toho by mohla ukazovat na prvotní černou díru. Někteří astrofyzici sice naznačují, že signál může být jen šumem v extrémně citlivých detektorech LIGO, Cappelluti a Magaraggia však tvrdí, že detekovaný objekt je nejlépe vysvětlitelný jako prvotní černá díra, která se zformovala v hustých podmínkách raného vesmíru, dávno před existencí hvězd.

Pro ověření této myšlenky vědci odhadli, kolik prvotních černých děr by mohlo existovat v kosmu a jak často by je LIGO mělo detekovat. Jejich výsledky, publikované v časopise The Astrophysical Journal, naznačují, že záhadný signál LIGO nemá konvenční astrofyzikální vysvětlení a je nejvíce konzistentní s prvotní černou dírou. Studie také naznačuje, že tyto prvotní černé díry by mohly tvořit významnou část, ne-li veškerou, temnou hmotu. Oba výzkumníci však zdůrazňují, že jedna detekce nestačí k vyřešení otázky. Vědci nyní musí vyčkat, zda LIGO a jeho mezinárodní partneři zaznamenají další události, které odpovídají stejnému vzoru.