Jak se formují supermasivní černé díry? Co je to temná hmota? V alternativním modelu toho, kterak se mohl formovat vesmíru, ve srovnání s „čítankovou“ historií všehomíra, tým astronomů navrhuje, že obě tato kosmická mystéria mohou být vysvětlena takzvanými „prvotními černými dírami“.
Nico Cappelluti (University of Miami), Günther Hasinger (vědecký ředitel ESA) a Priyamvada Natarajan (Yale University) tvrdí, že černé díry existovaly od počátku vesmíru. A že prvotní černé díry mohou být onou dosud nevysvětlenou temnou hmotou. Jejich nová studie byla nyní přijata pro publikování v The Astrophysical Journal.
„Černé díry různých rozměrů jsou stále záhadou. Nerozumíme tomu, kterak supermasivní černé díry mohly dorůst do takto velkých rozměrů v relativně krátkém čase, který měly od počátku vzniku vesmíru,“ vysvětluje Günther Hasinger.
Na druhé straně měřítka pak mohou být velmi malé černé díry, jak naznačují například pozorování v mise ESA Gaia. Pokud opravdu existují, pak jsou příliš malé na to, aby se zformovaly z umírajících hvězd.
„Naše studie ukazuje, že bez doplnění nových částic nebo nové fyziky, můžeme vyřešiti záhady moderní kosmologie od původu samotné temné hmoty až po vznik supermasivních černých děr,“ uvádí Nico Cappelluti.
Pokud se většina černých děr zformovala bezprostředně po Velkém třesku, mohly se v počátcích existence vesmíru začít spojovat a vytvářet více a více masivních černých děr. Budoucí mise ESA mající studovat gravitační vlny přímo ve vesmíru LISA (Laser Interferometer Space Antenna) může zachytit signály spojování, pokud tedy prvotní černé díry existují. Malé černé díry mohou být jednoduše prvotními černými díry, které se dosud nespojily do větších.
Podle tohoto modelu by byl vesmír celý vyplněný černými dírami. Hvězdy by se pak kolem těchto „shluků“ začaly formovat. V následujících miliardách let by vytvářely hvězdné soustavy a galaxie. Pokud by se první hvězdy skutečně zformovaly kolem prvotních černých děr, existovaly by ve vesmíru dříve, než očekává „standardní model“.
„Prvotní černé díry, pokud existují, mohou být semeny, ze kterých se formují všechny černé díry. Včetně té, která je ve středu Mléčné dráhy,“ doplňuje Priyamvada Natarajan.
Mise ESA Euclid, která bude studovat temný vesmír v mnohem větších detailech než jakýkoliv jiný přístroj kdy dříve, může hrát důležitou roli při identifikací prvotních černých děr jakožto kandidátů tmavé hmoty.
Aktuální Kosmický teleskop Jamese Webba (James Webb Space Telescope, JWST), společná výprava NASA/ESA/CSA, je kosmickým „strojem času“, který bude schopný pohlédnout až do vzdálenosti 13 miliard světelných let. Měl by tak vnést do celé otázky více jasno.
„Pokud byly první hvězdy a galaxie už zformované v takzvané „temné éře“, měl by být Webbův teleskop schopen najít důkazy o jejich existenci,“ dodává Günther Hasinger.
Další informace jsou k dispozici na portálu Evropské kosmické agentury (ESA).
