Primordiální černé díry (ilustrace). Kredit: NASA's Goddard Space Flight Center.

Kosmologové si dlouho pohrávají s myšlenkou, že by velmi krátce po Velkém třesku mohly v místech s nejvyšší koncentrací hmoty vzniknout primordiální černé díry. Pokud k tomu došlo, mohly se tehdy objevit černé díry velmi rozmanitých velikostí, včetně třeba velikosti pouhého atomu. Objevování těchto pradávných černých děr se ale ukázalo být velmi tvrdým oříškem.

KAGRA. Kredit: Christopher Berry, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Žádné primordiální černé díry nebyly doposud nalezeny. Pokud přece jenom existují, mohly by být vysvětlením pro určitou část temné hmoty, jejíž působení tušíme ve vesmíru kolem nás. Bohužel, jak temná hmota, tak i primordiální černé díry se velmi špatně hledají, protože za normálních okolností nejsou vidět. Naštěstí jsou i méně obvyklé okolnosti.

Věčný inovátor Avi Loeb z Harvard University ve své nové studii navrhuje, že bychom mohli využít pozemní gravitační observatoře, tedy trio LIGO, Virgo a KAGRA k detekci primordiálních černých děr, přímo tady u nás ve Sluneční soustavě, obzvláště pokud by se pohybovaly rychlostí blízkou rychlosti světla. Anebo k detekci podobných objektů.

Virgo. Kredit: Jérôme Degallaix, Wikimedia Commons, CC BY-SA 4.0.

Jak říká Loeb, doposud jsme zachytili gravitační vlny ze srážek objektů extrémních v podstatě hvězdných velikostí, jako jsou černé díry nebo neutronové hvězdy. Nejsou to ale všechny možnosti. Pokud by se podle Loeba poblíž Země pohyboval hmotný objekt relativistickou rychlostí, při největším přiblížení k Zemi by vygeneroval gravitační signál, jehož parametry by závisely na konkrétní hmotě a rychlosti objektu.

Má to ale háček. Muselo by k tomu dojít ve vzdálenosti zhruba odpovídající poloměru naší planety, což je asi 6 378 km při měření na rovníku. Vzhledem k současným možnostem zmíněných gravitačních observatoří bychom mohli detekovat prolétající objekt o hmotnosti 100 megatun, tj. asi jako planetka o průměru pár set metrů, letící rychlostí blízkou rychlosti světla, pokud by ovšem dodržel uvedenou maximální vzdálenost.

V rámci tohoto scénáře je jasné, že nemůže jít o planetku či něco podobného z klasické hmoty. Takového nárazu do Země bychom si určitě všimli. Naopak ideálním kandidátem by byla primordiální černá díra velikosti atomu, která by bez většího vzrušení prolétla Zemí jako nic.

Od roku 2015, tedy v době, kdy dokážeme detekovat gravitační vlny, jsme takovou událost nezaznamenali. Neznamená to hned nutně, že primordiální černé díry neexistují. Detekční možnosti jsou velmi omezené. Pokud by se taková „atomární“ černá díra pohybovala dál než ve vzdálenosti odpovídající poloměru Země anebo pokud by letěla pomaleji, nevšimli bychom si jí. Je to ale každopádně negativní výsledek pátrání po primordiálních černých dírách, další v už poměrně dlouhé řadě.

Video: Deep Dive Into Primordial Black Holes

Literatura

Universe Today 1. 9. 2024.

Research Notes of the AAS 8: 214.