Astronomowie odkryli, że pierwotne czarne dziury mogą wywoływać supernowe typu Ia

Naukowcy wskazują, że pierwotne czarne dziury, które powstały we wczesnym Wszechświecie, mogą powodować supernowe typu Ia bez udziału gwiazdy towarzyszącej.

Astronomowie z State University of New York Polytechnic Institute, w ramach nowego badania opracowali nową teorię dotyczącą tego, jak mogą powstawać supernowe typu Ia, czyli potężne eksplozje gwiazd, które są wykorzystywane przez badaczy do pomiaru odległości w kosmosie. Wybuchy te powstają, gdy biały karzeł eksploduje po interakcji z gwiazdą towarzyszącą. Jednak jak wskazują astronomowie, wyjaśnienie to ma swoje ograniczenia i obserwowane wzorce nie są do końca spójne. Badanie zostało opublikowane w czasopiśmie „The Astrophysical Journal”.

Naukowcy przyjrzeli się bliżej możliwości, że małe pierwotne czarne dziury (primordial black holes – PBH), powstałe we wczesnym Wszechświecie, mogą wywoływać te eksplozje, bez potrzeby istnienia gwiazdy towarzyszącej. Pomimo tego, że PBH mają tylko kilka nanometrów średnicy, mogą ważyć tyle samo, co asteroida. Jak wskazują astronomowie, możliwe jest, że jeśli jedna z nich przejdzie przez białego karła, jej intensywna grawitacja może wygenerować wystarczające ciepło, aby wywołać niekontrolowaną reakcję jądrową, skutkującą supernową.

Korzystając z zaawansowanych symulacji komputerowych, astronomowie wykazali, że model oparty na PBH może z powodzeniem odtworzyć „zależność Phillipsa” („Phillips relations”) – spójny wzór jasności, który sprawia, że supernowe typu Ia są wiarygodnymi punktami służącymi do pomiaru odległości w kosmosie. Zdaniem badaczy sugeruje to, że pierwotne czarne dziury mogą stanowić wyjaśnienie tych eksplozji, a nawet pomóc w lepszym zrozumieniu natury ciemnej materii, która stanowi prawie 90 proc. masy Wszechświata, ale wciąż pozostaje niewidoczna.

„Model ten pokazuje, w jaki sposób supernowe typu Ia mogą powstawać w szerokim zakresie mas białych karłów, odpowiada on wzorcom obserwowanym przez astronomów, a nawet może stanowić pośredni dowód na to, że pierwotne czarne dziury mogą być częścią ciemnej materii w naszym Wszechświecie” – mówi Shing-Chi Leung z State University of New York Polytechnic Institute.

W przyszłości astronomowie planują zbadać, w jaki sposób supernowe typu Ia wywołane przez pierwotne czarne dziury mogą wpływać na skład chemiczny galaktyk, w tym na powstawanie pierwiastków takich jak żelazo, mangan i nikiel w gwiazdach.

Emil Gołoś