Budulcem pierwotnych czarnych dziur może być ciemna materia

Jak powstały supermasywne czarne dziury? Czym jest ciemna materia? W alternatywnym modelu tego, jak powstał wszechświat, w porównaniu z „podręcznikową” historią wszechświata, zespół astronomów proponuje, aby obie te kosmiczne tajemnice można było wyjaśnić za pomocą tak zwanych „pierwotnych czarnych dziur”.

Nico Cappelluti (Uniwersytet w Miami), Günther Hasinger (Dyrektor ds. Nauki ESA) i Priyamvada Natarajan (Uniwersytet Yale) sugerują, że czarne dziury istniały od początku wszechświata i że te pierwotne czarne dziury mogą same w sobie być Ciemna materią.

Czarne dziury o różnych rozmiarach wciąż stanowią tajemnicę. Nie rozumiemy, jak supermasywne czarne dziury mogły urosnąć do tak ogromnych rozmiarów w stosunkowo krótkim czasie, jaki był dostępny od istnienia wszechświata, wyjaśnia Günther Hasinger.

Na drugim końcu skali mogą znajdować się również bardzo małe czarne dziury, jak sugerują na przykład obserwacje z ESA Gaia. Jeśli istnieją, są zbyt małe, aby powstały z umierających gwiazd.

Nasze badania pokazuje, że bez wprowadzania nowych cząstek lub nowej fizyki możemy rozwiązać zagadki współczesnej kosmologii naturą samej ciemnej materii  – mówi Nico Cappelluti.

Gdyby większość czarnych dziur uformowała się natychmiast po Wielkim Wybuchu, mogły zacząć się łączyć we wczesnym wszechświecie, tworząc z czasem coraz bardziej masywne czarne dziury. Przyszłe obserwatorium kosmiczne fal grawitacyjnych ESA, LISA, może odbierać odległe w czasie sygnały tych zjawisk.  Zgodnie z tą ideą, małe czarne dziury mogą być po prostu pierwotnymi czarnymi dziurami, które jeszcze nie połączyły się w większe.

Zgodnie z tym modelem wszechświat byłby cały wypełniony czarnymi dziurami. Gwiazdy zaczęłyby się formować wokół tych skupisk „ciemnej materii”, tworząc układy słoneczne i galaktyki przez miliardy lat. Gdyby pierwsze gwiazdy rzeczywiście powstały wokół pierwotnych czarnych dziur, istniałyby we wszechświecie wcześniej niż przewiduje Model Standardowy.

Pierwotne czarne dziury, jeśli istnieją, mogą być zarodnikami, z których powstają wszystkie czarne dziury, w tym ta w centrum Drogi Mlecznej” – mówi Priyamvada Natarajan.

Misja Euclid ESA, która zbada ciemny wszechświat bardziej szczegółowo niż kiedykolwiek wcześniej, może odegrać rolę w poszukiwaniu pierwotnych czarnych dziur jako jako skupisk ciemnej materii.

Nadchodzący Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, kosmiczny wehikuł czasu spoglądający wstecz na ponad 13 miliardów lat, prawdopodbnie rzuci więcej światła na tę tajemnicę.