Czy istnieją “pierwotne czarne dziury"? Będzie można to zaobserwować

Czarne dziury to obiekty tak gęste, że nawet światło nie może się z nich wydostać - stąd ich nazwa. Powstają, gdy ustaje proces fuzji termojądrowej i nic nie powstrzymuje już zapadania się gwiazdy pod jej własnym ciężarem.

Samej czarnej dziury zaobserwować nie można - jest po prostu czarna. Gdy materia spada na czarną dziurę zaczyna wokół niej wirować z olbrzymią prędkością. To sprawia, że emituje silne promieniowanie. Takie zjawiska astronomowie zaobserwowali już wiele dziesiątków razy w jądrach galaktyk.

Pierwotne czarne dziury to nazwa podobnych, lecz znacznie mniejszych obiektów. Według fizyków powinny powstawać w początkach istnienia Wszechświata, gdy jeszcze materia była wystarczająco gęsto upakowana (potem rozrzedziło ją samo poszerzanie się czasoprzestrzeni).

Pierwotne czarne dziury mogłyby mieć wielkość tenisowej piłki i masę dziesięciu ziemskich globów. Sęk w tym, że nie ma żadnych dowodów na istnienie takich obiektów. Fizycy twierdzą, że ich wykrycie jest w zasadzie niemożliwe z powodu bardzo małej masy i rozmiarów.

Istnieją hipotezy, że takie pierwotne czarne dziury mogą tworzyć ciemną materię. Wiadomo bowiem, że 80 proc. materii we wszechświecie jest niewidoczna. Gdyby nie ona jednak, wirujące galaktyki pod wpływem siły odśrodkowej musiałyby się rozpadać. Jest to jedyny dowód na istnienie ciemnej materii, jaki mają fizycy.

W “Astrophysical Journal Letters" naukowcy dowodzą, że wykrycie takich obiektów byłoby jednak możliwe. Jeśli pierwotna czarna dziura uderzy w gwiazdę, pochłonie ją w okamgnieniu. Jednak gwiazdy neutronowe są wyjątkowo gęste. Łyżeczka materii neutronowej ważyłaby miliardy ton.

Podróż czarnej dziury do środka gwiazdy neutronowej trwałaby przez to dłużej. Jak wyliczają astrofizycy, pierwotna czarna dziura o masie Jowisza (czyli trzystu mas Ziemi) pochłonęłaby gwiazdę neutronową w 0,2 sekundy. Czarna dziura o masie jednej kuli ziemskiej pożerałaby taką gwiazdę już przez nieco ponad trzy minuty.

Podczas podróży pierwotnej czarnej dziury przez gwiazdę neutronową powstawałyby drgania. Drgałaby też sama czasoprzestrzeń, czyli powstawałyby fale grawitacyjne.

To rzadkie zjawiska. Jak szacują badacze, istniejące dektektory fal grawitacyjnych (amerykańskie LIGO, europejskie Virgo we Włoszech) rejestrowałyby jedno takie zdarzenie na 10 do 100 tysięcy lat.

To bardzo przygnębiające, komentuje Yong-Feng Huang, jeden z autorów pracy. Dodaje jednak, że planowane detektory fal grawitacyjnych będą czulsze. Może im się udać zarejestrować takie zjawisko w ciągu kilku lat.

Byłoby to dla fizyków olbrzymią atrakcją. Pozwoliłoby rozstrzygnąć trzy astrofizyczne zagadki naraz: budowę gwiazd neutronowych, istnienie pierwotnych czarnych dziur i naturę ciemnej materii, dodaje naukowiec.