Fyzici sú zaskočení. Temná hmota sa má skrývať v objektoch, ktoré Hawking považoval za mŕtve

Temná hmota je jedným z najväčších nevyriešených tajomstiev modernej fyziky. Hoci ju nedokážeme pozorovať, naše najlepšie teórie naznačujú, že táto záhadne látka tvorí väčšinu hmoty vo vesmíre. Vedci sa už desaťročia snažia objasniť jej pôvod a hľadajú ju medzi exotickými časticami ako axióny alebo WIMPy. Napriek všetkým experimentom zatiaľ nič nenasvedčuje ich existencii. O to zaujímavejšia je hypotéza, že temná hmota by mohla pozostávať z objektov, ktoré vznikli už počas prvých zlomkov sekundy po Veľkom tresku. Reč je o takzvaných primordiálnych čiernych dierach. Na tému v tlačovej správe upozornil portál Phys.

Gravitácia ako detektor neviditeľného

Primordiálne čierne diery podľa klasickej teórie mohli vzniknúť z extrémne hustých oblastí vesmíru krátko po jeho vzniku. Stephen Hawking v sedemdesiatych rokoch minulého storočia predpokladal, že sa časom vyparia vďaka kvantovým efektom. Novší výskum však prináša iný pohľad.

Podľa teórie pamäťového zaťaženia, ktorú predstavil fyzik Gia Dvali, môže byť vyparovanie čiernych dier výrazne spomalené alebo dokonca zastavené. Čierna diera si totiž uchováva informácie o svojom vzniku a tieto informácie ju stabilizujú. Znamená to, že aj čierne diery s oveľa menšou počiatočnou hmotnosťou než sa doteraz predpokladalo, by mohli stále existovať.

Midjourney/Úprava redakcie

Medzinárodný tím vedcov z Japonska pod vedením Kazunoriho Kohriho navrhol nový spôsob, ako by bolo možné tieto čierne diery identifikovať. Ich vznik by podľa nich mohol zanechať stopy vo forme gravitačných vĺn. Tieto vlny, ktoré vznikli pri kolapse hustých oblastí v mladom vesmíre, by mohli niesť informácie o počiatočnej hmotnosti čiernych dier. A práve tieto frekvencie sú dnes, aspoň teoreticky, pozorovateľné.

Výskum publikovaný v žurnále Physical Review D ukazuje výpočty gravitačných vĺn, ktoré by mohli byť dôkazom existencie týchto čiernych dier ako temnej hmoty. Zamerali sa na objekty s počiatočnou hmotnosťou od 100 kilogramov do 10 miliónov kilogramov. Ukázalo sa pritom, takéto čierne diery pokojne mohli prežiť do dnes, teda aspoň v prípade ak sú stabilizované pamäťovým efektom. Gravitačné vlny s nimi spojené majú špecifické spektrum, ktoré by mohli zachytiť budúce observatóriá.

Nové generácie detektorov môžu priniesť odpovede

Aby bolo možné tieto signály skutočne zachytiť, vedci počítajú s novými projektmi, ktoré sú v príprave. Medzi najnádejnejšie patrí európsky projekt LISA, japonský DECIGO a ambiciózny americký detektor Cosmic Explorer, ktorý bude mať ramená dlhé až 40 kilometrov. Uvedené zariadenia by mali byť schopné zachytiť aj veľmi slabé gravitačné vlny s nižšími frekvenciami, ktoré vznikli ešte v ére žiarenia.

NASA

Výpočty ukazujú, že aj keď časti spektra týchto vĺn sú mimo rozsahu dnešných detektorov, existuje infračervená časť, ktorá je dostupná pre budúce technológie. Vedci zároveň definovali kritériá, podľa ktorých by bolo možné rozlíšiť, či pozorované vlny pochádzajú práve z pamäťovo zaťažených čiernych dier. Ak sa táto teória potvrdí, mohlo by ísť o prelom v chápaní temnej hmoty, ktorý by spojil kvantovú fyziku s kozmológiou spôsobom, o akom sa nám ani nesnívalo.

Čítajte viac z kategórie: Novinky