Primordiální černé díry ve vesmíru. Kredit: Yale / ESA.

Jedním z témat, která se v posledních letech neustále vracejí, jsou primordiální černé díry. Tyhle singularity, které měly vzniknout bezprostředně po Velkém třesku, jsou jako nějaký astrofyzikální bumerang, asi hlavně kvůli jejich roli kandidáta na temnou hmotu. Nedávno k tomu opět došlo. Priayamvada Natarajan z americké Yale University a její kolegové tvrdí, že by primordiální černé díry mohly tvořit prakticky všechnu temnou hmotu.

Priyamvada Natarajan. Kredit: Yale University.

Vyplývá to z jejich modelu raného vesmíru. Pokud jim ten model potvrdí pozorování vesmírného dalekohledu Jamese Webba, který teď letí na své stanoviště, byl by to průlom jak v temné hmotě, tak i v černých dírách. Natarajanová a její kolegové se vracejí k teorii Hawkinga s Barrem ze sedmdesátých let, podle které v prvních okamžicích po Velkém třesku ve vesmíru vznikly oblasti s vysokou hustotou hmoty a vzápětí se zhroutily do primordiálních černých děr.

Tato teorie si nezískala široký ohlas, ale kvůli chronickému problému s vysvětlením temné hmoty je vlastně stále v dohledu. Natarajanová a spol. jsou přesvědčeni, že s jistými úpravami by mohla dokázat velké věci. Podle nich by pomohlo, kdyby se většina primordiálních černých děr zrodila s hmotností zhruba 1,4 Slunce. V takovém případě by mohly vysvětlit veškerou temnou hmotu.

Podle nového modelu by rovněž vysvětlily doposud záhadný vznik supermasivních černých děr. Mohly by prý rychle růst a stát se zárodky těchto monumentálních vesmírných monster už od samotného počátku vesmíru. Natarajanovou fascinuje, že jejich nápad elegantně propojuje dva opravdu úporné problémy dnešní astrofyziky do jediného řešení.

James Webb by mohl přinést odpovědi v dohledné době. Kredit: Arianespace / ESA, Wikimedia Commons.

Mají-li pravdu, jejich řešení nevyžaduje žádné nové částice ani exotickou fyziku. To by bylo tak trochu zklamáním, ale v oblasti temné hmoty i supermasivních černých děr by alespoň na chvíli zavládl klid.

Primordiální černé díry Natarajanové a jejích kolegů by mohly vyřešit i další kosmickou záhadu. Jde o nadbytek infračerveného záření, synchronizovaného s rentgenovým zářením, které bylo detekováno u vzdálených a nevýrazných zdrojů po celém vesmíru. Podle badatelů by právě takové záření mohly vytvářet rostoucí primordiální černé díry.

Nejlepší ze všeho je, že existenci primordiálních černých děr, o jakých uvažuje Natarajanová, může potvrdit či vyvrátit zmíněný vesmírný dalekohled Jamese Webba, případně vesmírné gravitační observatoře, jako je připravovaná evropská observatoř Laser Interferometer Space Antenna (LISA). Pokud temnou hmotu opravdu tvoří primordiální černé díry, tak by kolem nich v raném vesmíru mělo vznikat více hvězd a galaxií. James Webb by to měl vidět. LISA by zase měla detekovat gravitační vlny raných srážek primordiálních černých děr. Nezbývá než se těšit na výsledky.

Video: The Invisible Universe: Priyamvada Natarajan Public Lecture

Literatura

Yale News 16. 12. 2021.

arXiv:2109.08701.