Možná to znáte – někdy večer koukáte na hvězdnou oblohu a napadne vás, že se díváte do nekonečna. A teď si představte, že by jednoho dne hvězdy vystřídal obrovský záblesk – exploze černé díry. Ne science fiction, ale reálný scénář, který vědci popisují jako pravděpodobný.
Co se vlastně může stát
Černé díry nejsou jen kosmické vysavače pohlcující všechno kolem sebe. Podle výpočtů Stephena Hawkinga z 70. let by měly také vyzařovat částice – tzv. Hawkingovo záření. Postupně tak ztrácejí hmotu, až nakonec „vyhoří“ v mohutné explozi.
Dlouho se předpokládalo, že takové exploze se dějí jen jednou za 100 000 let. Nová studie z University of Massachusetts Amherst ale tvrdí, že k už v příštích 10 letech.
Primordiální černé díry: relikty Velkého třesku
Autoři studie pracovali s hypotézou, že ve vesmíru existují tzv. primordiální černé díry (PBH), které vznikly už krátce po Velkém třesku. Na rozdíl od „běžných“ černých děr s hmotností hvězd nebo milionů Sluncí jsou tyto drobné – spíše velikosti asteroidu.
Toto je galaxie známá jako NGC 5548. V jejím srdci, ačkoli zde není viditelná, se nachází supermasivní černá díra, která se chová podivným a neočekávaným způsobem. Vědci detekovali proud shluklého plynu, který rychle proudí ven a blokuje 90 procent rentgenového záření vyzařovaného černou dírou. Tato aktivita by mohla poskytnout vhled do toho, jak supermasivní černé díry interagují se svými hostitelskými galaxiemi. Zdroj: ESA/Hubble a NASA.
A právě ony by mohly být těmi, které se během příštích let odpaří a explodují. Podle simulací vědců stačí malá změna v modelech – například existence hypotetického „temného elektronu“ – a černé díry by se mohly na chvíli stabilizovat, než nakonec definitivně vybuchnou.
Co by exploze znamenala pro vědu
Exploze černé díry by nebyla jen vizuálním ohňostrojem na obloze. Vědci předpokládají, že by během ní byly uvolněny všechny existující částice – nejen ty známé (elektrony, neutrony), ale i hypotetické, jako je temná hmota.
Toto je ilustrace supermasivní černé díry nacházející se uprostřed velmi husté galaxie M60-UCD1. Její hmotnost je až 21 milionůkrát větší než hmotnost našeho Slunce. M60-UCD1, ležící asi 50 milionů světelných let daleko, je malá galaxie s průměrem 300 světelných let – pouhá 1/500 průměru Mléčné dráhy! Navzdory své velikosti je poměrně přeplněná a obsahuje asi 140 milionů hvězd. Protože z černé díry nemůže uniknout žádné světlo, jeví se na hvězdném pozadí pouze jako silueta. Intenzivní gravitační pole černé díry deformuje světlo hvězd v pozadí a vytváří prstencové obrazy těsně za tmavými okraji horizontu událostí černé díry. Kombinovaná pozorování provedená Hubbleovým vesmírným dalekohledem NASA/ESA a dalekohledem Gemini North NASA určila přítomnost černé díry uvnitř M60-UCD1. Zdroj: NASA, ESA, D. Coe, G. Bacon (STScI)
„Získali bychom definitivní katalog všeho, z čeho se vesmír skládá,“ vysvětluje Joaquim Iguaz Juan, astrofyzik z UMass Amherst. Takový objev by mohl zcela revolucionalizovat fyziku a poskytnout nám odpovědi na otázky, které dnes ani neumíme položit.
Co je Hawkingovo záření
Teorie Stephena Hawkinga z roku 1974
Černé díry vyzařují částice a postupně ztrácejí hmotu
Malé černé díry by měly vyzařovat rychleji než velké
Konečným stádiem je exploze podobná supernově
Budeme to moci vidět i my?
Díky současným observatořím gama záření by byla exploze černé díry detekovatelná. Podle studie je 90% pravděpodobnost, že k ní dojde během příští dekády.
To by potvrdilo existenci primordiálních černých děr i samotného Hawkingova záření – fenoménu, který zatím nikdo nedokázal pozorovat.
Možná už v příštích letech budeme svědky kosmické události, kterou dosud známe jen z teorie. Exploze černé díry by změnila pohled na vesmír i na samotné základy fyziky. A i když by nebyla nebezpečná pro Zemi, byla by jedním z největších objevů v historii lidstva.
Pokud vás fascinuje vesmír, sledujte novinky z observatoří a NASA. Právě teď se možná blíží okamžik, na který čekala celá vědecká komunita od dob Stephena Hawkinga.
Zdroje: NASA, Space.com, Scietific American, Umas.edu