Zachytili jsme objekt z první sekundy vesmíru? LIGO možná objevilo něco, co nemělo existovat

Něco, co vzniklo ještě před hvězdami

Když dnes mluvíme o černých dírách, máme na mysli objekty, které vznikají z kolapsu masivních hvězd. Tyto hvězdy na konci svého života explodují jako supernovy a jejich jádra se zhroutí do extrémně hustých bodů, ze kterých neunikne ani světlo. Jenže teorie říká, že to není jediný způsob.

Už desítky let fyzici uvažují o existenci tzv. primordiálních černých děr – objektů, které nevznikly ze hvězd, ale přímo z extrémních hustot a fluktuací v raném vesmíru. V době, kdy ještě neexistovaly galaxie, hvězdy ani planety.

Pokud skutečně existují, znamenalo by to, že některé černé díry jsou starší než jakákoli struktura, kterou dnes ve vesmíru známe.

Signál, který nedává smysl

Observatoř LIGO už od roku 2015 zachycuje gravitační vlny – drobné vlnění časoprostoru, které vzniká například při srážkách černých děr.

Jeden z těchto signálů, označený jako S251112cm, ale vybočuje z řady. Naznačuje totiž srážku dvou objektů, z nichž jeden měl hmotnost menší než naše Slunce. A tady přichází problém.

Podle současných modelů hvězdného vývoje totiž černé díry vzniklé kolapsem hvězd nemohou být takto malé. Hvězda musí mít určitou minimální hmotnost, aby po sobě černou díru vůbec zanechala. Jinými slovy - pokud je signál správně interpretovaný, jde o něco, co by podle „běžných pravidel“ nemělo existovat.

10 fascinujících vědeckých faktů, které ti ve škole rozhodně neřekli

Kandidát, který čeká na potvrzení

Vědci proto hledali jiné vysvětlení. A nejlépe zapadá právě scénář primordiální černé díry. Tyto objekty by mohly mít velmi nízké hmotnosti – od velikosti asteroidů až po hmotnosti srovnatelné se Sluncem. Nevznikly by kolapsem hvězdy, ale přímo z extrémních hustotních výkyvů v raném vesmíru, kdy byla hmota rozložena nerovnoměrně.

V takovém prostředí stačilo málo: malá oblast s o něco vyšší hustotou se mohla zhroutit sama do sebe – a vytvořit černou díru bez jakékoli hvězdy. Právě to by vysvětlovalo objekt, který LIGO zachytil. Důležité ale je, že nejde o definitivní důkaz. Jde o nejsilnější kandidátní vysvětlení, které zatím máme.

Jehla v kosmickém stohu sena

Najít primordiální černou díru je extrémně obtížné. Na rozdíl od běžných černých děr totiž nevyzařují světlo, mohou být velmi malé a mohou být rozptýlené napříč celým vesmírem.

Jediný způsob, jak je „vidět“, je nepřímo – skrze jejich gravitační účinky. A právě gravitační vlny jsou jedním z mála nástrojů, které to umožňují.

Vědci navíc spočítali, jak často by se podobné události měly objevovat, pokud primordiální černé díry existují. A překvapivě to odpovídá tomu, co LIGO za poslední roky skutečně zaznamenalo. To samo o sobě není důkaz. Ale je to další dílek skládačky.

Co když jde o temnou hmotu?

Důvod, proč tento objev vzbuzuje takové nadšení, není jen v samotných černých dírách. Primordiální černé díry by totiž mohly vysvětlit jednu z největších záhad moderní fyziky: temnou hmotu.

Ta tvoří přibližně 85 % veškeré hmoty ve vesmíru – ale nevyzařuje žádné světlo a nelze ji přímo pozorovat. Víme o ní jen díky tomu, jak ovlivňuje pohyb galaxií a strukturu vesmíru.

Jedna z teorií říká, že temná hmota nemusí být exotická částice. Možná jde právě o obrovské množství malých, neviditelných černých děr vzniklých na počátku času.

Pokud by se existence primordiálních černých děr potvrdila, šlo by o průlom, který by přepsal naše chápání vesmíru.

Astronomům trvalo skoro šest let, než přišli s teorií, co mohlo způsobit ohnutí světla vzdálené hvězdy. Je to fascinující a znepokojivé zároveň

Jsme na začátku, ne na konci

Zatím máme jeden signál. Jednu indicii. Aby bylo možné mluvit o skutečném objevu, bude potřeba zachytit další podobné události. Právě opakovatelnost je ve vědě klíčová.

Do budoucna by měl pomoci například projekt LISA, vesmírný detektor gravitačních vln plánovaný na rok 2035. Ten by měl být citlivější a schopný zachytit širší spektrum těchto jevů. Pokud primordiální černé díry existují, je pravděpodobné, že jich objevíme víc. A pak se z hypotézy stane realita.

Relikty z první sekundy existence

Představa, že bychom dnes dokázali zachytit objekt, který vznikl v prvních zlomcích sekundy po Velkém třesku, je téměř absurdní. A přesto přesně tímto směrem současný výzkum míří.

Nejde jen o další typ černé díry. Jde o možnost, že ve vesmíru stále existují fosilie jeho úplného počátku. Objekty, které tu byly dřív než první světlo. Dřív než první hvězdy. Dřív než struktura, jakou dnes známe. A možná jsme jeden z nich právě zahlédli.

Věděli jste, že…

…některé teoretické modely připouštějí existenci primordiálních černých děr o velikosti atomu, které by přesto mohly mít hmotnost celé hory?

Proč vlastně existují černé díry a proč bez nich vesmír nedává úplně dobrý smysl

Kulové hvězdokupy: hvězdné majáky, které mohou prozradit neviditelnou galaxii

Mars nebyl vždy rudý. Nová studie ukazuje, že se Zemi podobal víc, než si dnes připouštíme

Webb našel v jediné mladé galaxii až tři černé díry současně. Dvě dělí jen 620 světelných let – proč se ještě nesrazily?

^{Zdroje: Space, NASA, ESA, Science Direct, img ai generated leonardo ai}