Co je temná hmota? Jak se vlastně objevují supermasivní černé díry? Na tuto starou otázku mohou odpovědět prvotní černé díry. Kosmologové z Leidenu a Číny identifikovali nový způsob, kterým by se tyto hypotetické objekty mohly zrodit bezprostředně po Velkém třesku. Jejich práce byla publikována v Physical Review Letters.
Vědci čelí velkým tajemstvím v jejich snaze porozumět vesmíru. Například hvězdy se pohybují v galaxiích, jako by měly pětkrát větší hmotnost, než vidíme. Co zahrnuje tato temná hmota? Existuje další záhada: galaxie napájejí obrovské černé díry v jejich jádrech vážících miliony slunečních hmot. V mladých galaxiích by hroutící se hvězdy neměly dost času na to, aby se tolik rozšířily. Jak tedy vznikly tyto supermasivní černé díry?
Prvotní černé díry: dlouho očekávaná odpověď?
Kosmologové přišli s hypotetickým řešením, které by vyřešilo jednu ze dvou záhad. Prvotní černé díry, které se objevily krátce po Velkém třesku, mají schopnost buď zůstat malé, nebo rychle získat hmotu. V prvním případě jsou vhodné pro roli temné hmoty. Ve druhém případě se mohou stát semenem supermasivních černých děr. Kosmolog Don-Gang Won z univerzity v Leidenu a jeho čínští kolegové Yi-Fu Kai, Ji Tong a Sheng-Feng Yang z univerzity v Číně popsali nový způsob, jak by se během Velkého třesku mohly objevit prvotní černé díry.
Po Velkém třesku obsahoval vesmír malé poruchy hustoty způsobené náhodnými kvantovými fluktuacemi. Jsou dostatečně velké, aby vytvořily hvězdy a galaxie, ale příliš malé na to, aby se samy staly prvotními černými dírami. Vaughn a jeho kolegové identifikovali nový rezonanční efekt, který umožňuje prvotní černé díry selektivním zesílením určitých poruch. To vede k předpovědi, že všechny prvotní černé díry by měly mít přibližně stejnou hmotnost. Úzké vrcholy na obrázku ukazují rozsah možných hmot v důsledku rezonance.
"Jiné výpočty zvyšují zášť odlišně, ale narážejí na problémy," říká Vaughn. "Používáme rezonanci během inflace, kdy vesmír rostl exponenciálně těsně po Velkém třesku." Naše výpočty jsou dostatečně jednoduché na práci. Ve skutečnosti může být mechanismus komplikovanější, ale to je přinejmenším začátek.
Propagační video:
Ilya Khel