Supermasivní černá díra galaxie M87. Kredit: EHT/ESO.

Jednou z velkých záhad, které obklopují raný vesmír, a nichž máme alespoň nějaké srozumitelné informace, je přítomnost supermasivních černých děr velmi brzy po Velkém třesku. Jsou tam a zároveň jsou tak masivní, že nevíme, jak to mohly stihnout. Obvykle si totiž přestavujeme, že černé díry vzniknout zhroucením hvězdy a pak do sebe nasávají hmotu. To ale chce určitý čas. Astrofyzici mají různé nápady, jak tuhle záhadu řešit, a některé z nich zahrnují i exotickou novou fyziku.

Krzysztof A. Meissner. Kredit: University of Warsaw.

Krzysztof A. Meissner z polské University of Warsaw a Hermann Nicolai z německého Albert-Einstein-Institut navrhují, že první černé díry vesmíru nevznikly zhroucením hvězd, ale ze shluků extrémně exotických částic, gravitin, která se zrodila v chaosu krátce po Velkém třesku. Gravitina jsou hypotetičtí supersymetričtí partneři hypotetických gravitonů, částic, které by měly zprostředkovávat působení gravitace. Gravitina jsou tedy hypotetické částice na druhou.

Problém s gravitiny je v tom, že jsou nejen vysoce spekulativní, ale poslední dobou jsou proti nim i experimentální výsledky. S jejich existencí to nevypadá moc dobře. Pokud by ale gravitina přece jenom existovala, tak podle některých modelů mají vlastnosti, díky nimž by mohla sehrát roli zárodků supermasivních černých děr v raném vesmíru.

Hermann Nicolai. Kredit: N. Michalke/AE.

Čerstvě zrozený a velmi chaotický vesmír podle všeho nebyl příliš příznivým prostředím pro vznik černých děr. Nebyly v něm hvězdy, natož galaxie. Vyplňovalo ho vlastně jen záření. Pokud by v takovém vesmíru měly nějak vzniknout černé díry, muselo by to být rychlé. A také by nebylo jednoduché udržet takovou černou díru „naživu“. Nepatrné černé díry se zřejmě intenzivně vypařují Hawkingovým zářením a mohly by snadno vyšumět mnohem dřív, než by se mohly stát supermasivními.

To je chvíle pro gravitina. Přinejmenším ve své jedné verzi, se kterou počítají Meissner s Nikolaiem, by totiž gravitina mohla ve žhavém raném vesmíru prosperovat, jako supersymetrické rybky ve vodě. A díky některým svým pozoruhodným vlastnostem, například schopností se navzájem rychle přitahovat gravitací, by se opravdu mohla stát zárodkem černé díry.

Pokud by takto černé díry vznikaly ve žhavé polévce mladičkého vesmíru, tak by mohly narůstat natolik, že by se vymanily z hrozby smrti vypařením a začaly by sosat okolní záření. Tím by tyto černé díry získaly podstatný časový náskok a snad by se mohly stát prvními supemasivními černými dírami vesmíru. Ovšem, budování hypotéz na hyper-hypotetických částicích není zrovna moc spolehlivé.

Video: Institute Colloquium2019 "Quantum Gravity: Puzzles and Perspectives" By Dr Hermann Nicolai

Literatura

Live Science 8. 1. 2021.

arXiv:2007.11889.