Vesmírná mláďata pučící z mnohovesmíru. Kredit: Kavli IPMU.

Kde se před námi skrývá temná hmota? Jednou z pozoruhodných možností je, že v nitru primordiálních černých děr (primordial black holes), které vznikly na úsvitu vesmíru. Mohla by v nich být veškerá temná hmota anebo její část. Tyto rané černé díry by mohly být zodpovědné za některé gravitační vlny a rovněž by mohly být dávnými zárodky supermasivních černých děr, které dnes pozorujeme v centrech galaxií. Stejně tak by se mohly podílet na syntéze těžkých prvků, při srážkách s neutronovými hvězdami.

Primordiální černé díry jsou ale stále spíše přízraky, u nichž není jisté, zda vůbec existují. Šance tu nejspíš stále je. Na počátku vesmíru zřejmě probíhala řada procesů, které mohly tyto černé díry vytvořit. Teď jde o to, zda je některý z nich trefou do černého. Alexander Kusenko z japonského institutu Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (IPMU) a jeho kolegové navrhují pozoruhodnou možnost, že by se primordiální černé díry mohly rodit z vesmírných mláďat (baby universe).

Pozoruhodná kamera Hyper Suprime-Cam teleskopu Subaru. Kredit: HSC project / NAOJ.

Vycházejí z toho, že existuje mnohovesmír, v němž pučí vesmírná mláďata či dceřiné vesmíry. Procházejí fází kosmologické inflace, při které se odštěpí od našeho vesmíru. Evoluce vesmírů přitom není žádná idylka. Vesmírná mláďata se mohou nakonec zhroutit. Přitom by se uvolnilo velké množství energie, která může vytvořit černou díru.

Pokud se vesmírné mládě zvětší nad určitou kritickou mez, tak by to mělo být ještě zvláštnější. Pozorovateli, který by byl uvnitř, by to pozoroval jako rozpínající se vesmír. Vnějšímu pozorovateli by se ale takový mladý vesmír jevil jako černá díra. Jak u malých či větších vesmírných mláďat by šlo o primordiální černé díry, které by za horizontem událostí, s jistou nadsázkou řečeno, ukrývaly tajemství struktury mnohovesmíru.

Plán lovu na primordiální černé díry. Kredit: Kavli IPMU/HSC Collaboration.

Kusenko s kolegy zároveň navrhují rafinovaný postup, jakým by bylo možné primordiální černé díry objevit. Mají totiž tu vadu, jako ostatně všechny černé díry, že pokud se zrovna nekrmí hmotou, tak obvykle nejsou vidět. Klíčovou roli v jejich plánu hraje výkonná kamera Hyper Suprime-Cam (HSC) na teleskopu Subaru, který pracuje na havajské observatoři Mauna Kea.

Proč právě kamera HSC? Dokáže vyfotit celou Galaxii v Andromedě každých pár minut. To představuje unikátní zdroj dat, v němž je možné hledat gravitační čočky. Když by před nějakou hvězdou Galaxie v Andromedě z našeho pohledu přešla neviditelná černá díra, tak dojde ke krátkému zjasnění dotyčné hvězdy, způsobenému ohnutím světelných paprsků gravitací černé díry. Snímky Galaxie v Andromedě kamery HSC jsou tím pádem jako jemná síť detektorů primordiálních černých děr.

Badatelé už ve skutečnosti detekovali prvního kandidáta na takovou událost. Pokud měli štěstí, tak jde o primordiální černou díru zrozenou z mnohovesmíru. V tomto případě by měla mít hmotnost asi jako náš Měsíc. Kusenkův tým na tom intenzivně pracuje. Brzy se snad dozvíme, jak v lovu na primordiální černé díry uspěli.

Video: Black holes gold rush – Alex Kusenko

Literatura

Kavli IPMU 24. 12. 2020.

arXiv:2001.09160.