WASHINGTON – Nový výskum naznačuje, že už nás delia len chvíle od momentu, kedy budeme môcť otestovať jednu z najkontroverznejších teórií Stephena Hawkinga. Dostatok potrebných dát by mal priniesť teleskop Jamesa Webba, ktorý počas Vianoc vypustila americká vesmírna agentúra NASA.
V 70. rokoch 20. storočia sformuloval Hawking teóriu, že temná hmota, neviditeľná látka, ktorá tvorí väčšinu hmoty vo vesmíre, môže pochádzať z čiernych dier. Tie sú vo vesmíre prítomné od jeho vzniku po veľkom tresku. V súčasnosti prišli traja astronómovia s teóriu, ktorá vysvetľuje nielen existenciu temnej hmoty, ale aj vznik najväčších čiernych dier vo vesmíre.
Na Mesiaci objavili neuveriteľný zdroj: Ľudstvo by dokázal udržať nažive ďalších 100-tisíc rokov!
"Na tejto myšlienka považujem za nesmierne vzrušujúce to, ako elegantne spojuje dva skutočne náročné problémy, a to problém skúmania povahy temnej hmoty a vzniku čiernych dier, a riešenie, ktoré sa aplikuje švihom jednej ruky," uvádza spoluautorka vedeckej práce, astrofyzička z Yaleovej univerzity Priyamvada Natarajanová. Niekoľko nových prístrojov, vrátane Webbovho ďalekohľadu, by mohlo priniesť údaje potrebné na konečné posúdenie Hawkingovej teórie.
Z čoho sa tvoria čierne diery?
Temná hmota tvorí vyše 80 percent celkovej hmoty vo vesmíre, ale žiadnym spôsobom nepôsobí so svetlom. Len sa vznáša, je masívna a ovplyvňuje gravitáciu vo vnútri galaxií. Predstava, že za týmito vecami môžu byť čierne diery, je lákavá. Koniec koncov, čierny diery sú temné, takže zaplnenie galaxie čiernymi dierami by teoreticky mohlo vysvetliť všetky pozorovania temnej hmoty. Bohužiaľ, v modernom vesmíre sa čierne diery tvoria až po tom, keď vyhasnú hviezdy a doslova sa zrútia pod váhou svojej gravitácie. Vytváranie čiernych dier teda vyžaduje mnoho hviezd (veľa bežnej hmoty). Vedci vedia, koľko bežnej hmoty sa nachádza vo vesmíre z výpočtov raného vesmíru, kde vznikol prvý vodík a hélium. Vo vesmíre sa však nenachádza dostatok bežnej hmoty na to, aby sa vytvorila všetka temná hmota, ktorú doposiaľ vedci zaznamenali.
Teória Stephena Hawkinga
A zrazu prišiel Hawking. V roku 1971 vyhlásil, že čierne diery sa tvoria v chaotickom prostredí najranejších okamihov veľkého tresku. Teda zhluky hmoty mohli spontánne dosiahnuť hustou potrebnú na vytvorenie čiernych dier a zaplaviť nimi vesmír už dávno predtým, ako sa objavili prvé hviezdy. Hawking naznačil, že tieto prapodivné čierne diery môžu byť zodpovedné za temnú hmotu. Aj keď bol tento nápad zaujímavý, väčšina astrofyzikov sa miesto toho zamerala na hľadanie novej subatomárnej častice, ktorá by temnú hmotu vysvetlila. Modely prvých formovaní čiernych dier narážali na problémy súvisiacimi s pozorovaním. Pokiaľ sa ich v ranom vesmíre vytvorilo príliš veľa, zmenili obraz mikrovlnového pozadia z raného vesmíru (CMB). To znamenalo, že teória fungovala iba vtedy, keď bol počet a veľkosť prvotných čiernych dier veľmi obmedzený.
(Zdroj: SITA/AP)
Myšlienka bola oživená v roku 2015, kedy Laserové interferometrové observatórium gravitačných vĺn (LIGO) objavilo prvú dvojicu vzájomne pôsobiacich čiernych dier. Boli oveľa väčšie ako sa čakalo a jeden zo spôsobov, ako vysvetliť ich veľkú hmotnosť, bola teória, že vznikli ešte v ranom vesmíre, nie v srdci umierajúcich hviezd. V najnovšom výskume sa Natarajanová, Nico Cappelluti z Univerzity v Miami a Günther Hasinger z Európskej vesmírnej agentúry (ESA) ponorili hlboko do teórie prvotných čiernych dier a skúmali, ako by mohli vysvetliť čiernu hmotu a prípadne vyriešiť ďalšie problémy vo vesmíre.
Objavujú sa veľmi rýchlo
Prvotné čierne diery musia byť v určitom hmotnostnom rozsahu, aby prešli pozorovacím testom. Vedci predpokladali, že prvotné čierne diery mali hmotnosť približne 1,4-krát väčšiu než samotné Slnko. Vytvorili model vesmíru, ktorý nahradil všetku temnú hmotu čiernymi dierami. Potom už len hľadali jav, ktorý by mohol tento model potvrdiť alebo vylúčiť. Zistilo sa, že prvotné čierne diery by mohli hrať hlavnú rolu vo vesmíre tým, že dali základ prvým hviezdam, galaxiám a prvým obrím čiernym dieram (SMBH). Pozorovania naznačujú, že hviezdy, galaxie a SMBH sa v histórii kozmu objavujú veľmi rýchlo, možno až príliš rýchlo na to, aby bolo možné vysvetliť ich procesy formovania a rastu. "Prvotné čierne diery, pokiaľ existujú, by mohli byť zárodky, z ktorých sa tvorili všetky obrie čierne diery vrátane tej, ktorá sa nachádza uprostred našej galaxie," vyjadrila sa Natarajanová. "Naša štúdia ukazuje, že bez zavádzania nových častíc môžeme vyriešiť záhady modernej kozmológie od povahy samotnej temnej hmoty až po pôvod obrích čiernych dier," uviedol Cappelluti.
We just finished deploying our sunshield today, but wait, there's more! #NASAWebb's secondary mirror is planned to be unfolded tomorrow, Jan. 5th, in the morning (Eastern time). Read more at the blog: https://t.co/tlNmsf2UL7 #UnfoldTheUniverse pic.twitter.com/MbO5YXNBIK
— NASA Webb Telescope (@NASAWebb) January 4, 2022
Zatiaľ je to len model, ktorý by sa však mohol otestovať už čoskoro. Webbov teleskop, ktorý bol po mnohých rokoch konečne vypustený do vesmíru, je špeciálne navrhnutý tak, aby dokázal odpovedať na otázky pôvodu galaxií a čiernych dier. Ďalšia generácia gravitačných vĺn LISA je pripravená odhaliť toho o čiernych dierach oveľa viac. "Preskúmať túto myšlienku je priam neodolateľné, najmä ak má potenciál, že bude potvrdená už čoskoro," povedala Natarajanová.
