Czarnych dziur w przestrzeni kosmicznej znamy wiele. Są wśród nich supermasywne czarne dziury o masie milionów, a nawet miliardów mas Słońca, ale są też czarne dziury o masie gwiazdowej. Niedawno naukowcom udało się odkryć pierwsze obiekty, które mogą się okazać czarnymi dziurami o masie pośredniej. Teraz jednak wszystko wskazuje na to, że już wkrótce Kosmiczny Teleskop Nancy Grace Roman może ukazać nam zupełnie nową klasę czarnych dziur, których jak dotąd nie widzieliśmy.
O powstawaniu czarnych dziur wiemy całkiem sporo. Te lżejsze powstają w eksplozjach kończących życie masywnych gwiazd, a te masywniejsze głównie w procesach łączenia mniej masywnych obiektów. Nie zmienia to jednak faktu, że na bardzo wczesnych etapach istnienia wszechświata mogła powstać cała klasa tzw. pierwotnych czarnych dziur o znacznie mniejszej masie, porównywalnych nawet z masą Ziemi. Jak dotąd takich obiektów nie dostrzeżono, ale czy to oznacza, że ich nie ma?
Naukowcy zgodnie przyznają, że odkrycie takich pierwotnych czarnych dziur stanowiłoby gigantyczny krok w odkrywaniu tajemnic wszechświata. Poznalibyśmy zupełnie nową kategorię obiektów, która mogłaby wpłynąć na naszą wiedzę o wszechświecie jako całości, o jego ewolucji, ale także o cząstkach elementarnych. Jakby nie patrzeć obiekty te nie są w stanie powstać w żadnym znanym procesie fizycznym.
Czytaj także: Czarne dziury o masie pośredniej. Wiemy, gdzie ich szukać
W najnowszym artykule naukowym opublikowanym w periodyku Physical Review D naukowcy wskazują, że odkrycie choćby jednej takiej pierwotnej czarnej dziury wstrząsnęłoby posadami fizyki teoretycznej.
Tak małe czarne dziury nie są w stanie powstać w eksplozji supernowej pod koniec życia masywnej gwiazdy. Aby bowiem doszło do takiej eksplozji, gwiazda musi posiadać masę co najmniej osiem razy większą od Słońca. Mniejsze gwiazdy (w tym nasze Słońce) zamieniają się w białe karły lub gwiazdy neutronowe. Zatem czarne dziury o masie gwiazdowej także mają swoją minimalną masę.
Tutaj jednak mowa o czarnych dziurach znacznie lżejszych. Musimy przy tym pamiętać, jak bardzo skoncentrowana jest masa w czarnych dziurach. Jeżeli przyjmiemy, że czarna dziura ma masę Ziemi, to jej horyzont zdarzeń jest wielkości monety 1 PLN.
Jak na razie nie ma jasnej odpowiedzi na pytanie o to, w jaki sposób taki obiekt mógłby powstać. Badacze podejrzewają jednak, że w fazie inflacji, krótko po Wielkim Wybuchu, przestrzeń rozszerzała się szybciej niż prędkość światła. To właśnie wtedy niejednorodności gęstości materii mogły doprowadzić do sytuacji, w której lokalne zagęszczenia materii mogły zapaść się pod własną masą i stworzyć właśnie takie małe, niepozorne czarne dziury.
Tutaj pojawia się jeszcze jeden istotny element. Teoria mówi, że najmniejsze czarne dziury powinny już dawno wyparować. Badacze jednak wskazują, że te, które miały masę porównywalną z masą naszej fantastycznej planety, mogłyby przetrwać.
Czytaj także: Absolutny rekord! To najstarsza jak dotąd zaobserwowana czarna dziura
To zbyt kusząca teoria, aby jej nie sprawdzić. Astronomowie zgodnie przyznają, że istnienie takich obiektów sprawiłoby, iż musielibyśmy je uwzględnić w opisie procesów powstawania galaktyk, ciemnej materii itp. itd.
Co ciekawe, naukowcy przyznają, że choć samych czarnych dziur tego typu jeszcze nie zaobserwowali, to jednak fale grawitacyjne wskazują, że mogą one istnieć. Wiemy nawet, w którym rejonie naszej galaktyki powinniśmy ich szukać. Co więcej, badacze analizujące obserwacje zjawisk mikrosoczewkowania grawitacyjnego także wskazują na podejrzanie dużą liczbę ukrytych w przestrzeni obiektów o masie Ziemi. Być może część z nich to czarne dziury. Owszem, część z nich to mogą być tzw. planety swobodne, które przemierzają przestrzeń międzygwiezdną bez żadnej gwiazdy. Problem w tym, że takich źródeł wydaje się być więcej, niż wskazują modele starające się oszacować liczebność planet swobodnych.
Pozostaje zatem czekać na Kosmiczny Teleskop Nancy Grace Roman. Wszystko bowiem wskazuje na to, że będzie on w stanie dostrzec zarówno planety swobodne, jak i pierwotne czarne dziury. Oczywiście o ile te drugie w ogóle istnieją.
Źródło: 1