Co víte o temné hmotě? Podle nové studie se temná hmota – záhadná látka, která má gravitační sílu, ale nevyzařuje záření – může ve skutečnosti sestávat z obrovských shluků starověkých černé díry, který vznikl na samém počátku vesmíru.
Tento závěr je založen na analýze gravitačních vln způsobených dvěma vzdálenými srážkami mezi černými dírami a neutronovými hvězdami.
Vlny, označené GW190425 a GW190814, byly detekovány v roce 2019 laserovým interferometrem Gravitational-Wave Observatory (LIGO) ve Washingtonu a Louisianě a interferometrem Virgo poblíž Pisy v Itálii. Předchozí analýza ukázala, že byly způsobeny srážkami mezi černými dírami o hmotnosti 1,7 až 2,6 násobku hmotnosti našeho Slunce a možnou mnohem menší neutronovou hvězdou nebo mnohem větší černou dírou. Ale to by byl jeden z objektů, kterému astrofyzici říkají sluneční hmota černá díra, což je zřejmě hmotnost Slunce. Černé díry o sluneční hmotě jsou docela záhadné, protože je neočekáváme od tradiční astrofyziky, ve které výbuchy hvězd nebo supernovy mění větší hvězdy na černé díry.
Zajímavé také:
- Polarizované světlo odhaluje tajemství magnetického pole černé díry
- Astronomové objevili supermasivní černou díru v pohybu
Tyto černé díry sluneční hmoty mohou být "prapůvodní" černé díry vytvořené během Velkého třesku. Nebo mohly vzniknout později, když byly neutronové hvězdy přeměněny na černé díry, buď poté, co byly prvotní černé díry absorbovány, nebo poté, co byly absorbovány určité domnělé typy temné hmoty.
Počáteční černé díry
Prvotní černé díry, pokud existují, byly pravděpodobně vytvořeny ve velkém množství v první sekundě velkého třesku asi před 13,77 miliardami let. Byly by všech velikostí – nejmenší by byly mikroskopické a největší by byly desetitisícinásobky hmotnosti našeho Slunce.
Vědci chtěli zjistit, zda dokážou rozeznat rozdíl mezi primordiálními černými dírami a černými dírami, které vznikly z neutronových hvězd, mihotavých zbytků supernov, které po nich zůstaly poté, co jejich mateřské hvězdy explodovaly poté, co spotřebovaly všechen jejich vodík při reakcích jaderné fúze.
Astrofyzici odhadují, že hvězdy o hmotnosti asi pětinásobku hmotnosti Slunce se zhroutí a zanechají za sebou neutronovou hvězdu složenou ze superhusté hmoty, jejíž hmotnost je zhruba o hmotnosti našeho Slunce zabalená do koule o velikosti města.
Podle této teorie, by silná gravitace některých neutronových hvězd neustále přitahovala částice temné hmoty. Nová studie naznačuje, že nakonec bude jejich gravitace tak velká, že se neutronová hvězda a temná hmota zhroutí společně do černé díry.
Alternativou studie je, že neutronová hvězda mohla být přitahována a sloučena s malou primordiální černou dírou, která se pak usadila ve středu neutronové hvězdy a živila se okolní hmotou, dokud nezůstala pouze černá díra.
Gravitační vlny
Vědci usoudili, že černé díry, které se transmutovaly z neutronových hvězd, by měly stejné rozložení hmotnosti jako neutronové hvězdy, ze kterých vznikly, což závisí na velikosti jejich mateřských hvězd. S ohledem na to zkoumali data z asi 50 dosud provedených detekcí gravitačních vln a zjistili, že pouze dvě – GW190425 a GW190814 – byly spojeny s objekty správné hmotnosti, aby byly prvotními černými dírami.
Výzkum není přesvědčivý: stále je možné, že tyto dvě srážky zahrnovaly neutronové hvězdy detekovatelných hmotností nebo černé díry transmutované z neutronových hvězd těchto velikostí. Autoři však píší, že hmotnostní rozložení neutronových hvězd, které pravděpodobně existují ve vesmíru, to činí nepravděpodobným.
Přečtěte si také:
- Mise na Uran a Neptun se může stát detektorem gravitačních vln
- Gravitační čočky umožní vytvořit galaktický internet