Eksplodująca czarna dziura może pomóc rozwiązać wszystkie tajemnice Wszechświata
Naukowcy w nowym badaniu wskazują, że eksplodująca czarna dziura pozwoliłaby na odkrycie wszystkich tajemnic Wszechświata. Dowodzą również, że do tego typu wydarzenia może dojść w najbliższym czasie.
Fizycy od dawna wierzą, że czarne dziury eksplodują pod koniec swojego życia i że tego rodzaju wybuchy zdarzają się co najwyżej raz na 100 tysięcy lat. Nowe badanie przeprowadzone przez naukowców z University of Massachusetts Amherst i opublikowane w czasopiśmie „Physical Review Letters”, wykazało, że istnieje ponad 90-procentowe prawdopodobieństwo, że przynajmniej jedna eksplodująca czarna dziura będzie widoczna w ciągu najbliższej dekady i że jeśli astronomowie będą przygotowani, istniejące już teleskopy kosmiczne i naziemne będą mogły być świadkami tego wydarzenia.
Taka eksplozja byłaby dowodem na istnienie teoretycznego, ale nigdy nieobserwowanego rodzaju czarnej dziury, zwanej „pierwotną czarną dziurą”, która mogła powstać mniej niż sekundę po Wielkim Wybuchu, 13,8 miliarda lat temu. Zdaniem badaczy, taka eksplodująca czarna dziura, dostarczyła by również ostateczny katalog wszystkich istniejących cząstek subatomowych, w tym tych, które już zaobserwowano, takie jak elektrony, kwarki i bozony Higgsa i tych, które są jedynie hipotezą, takich jak cząstki ciemnej materii, a także wszystkich innych, które jak dotąd pozostają całkowicie nieznane nauce. Pozwoliłoby to na rozwiązanie tajemnicy pochodzenia wszystkiego co istnieje.
Naukowcy wiedzą, że czarne dziury istnieją i rozumiemy ich cykl życia – stara, duża gwiazda wyczerpuje swoje paliwo, imploduje w potężnej supernowej i pozostawia po sobie obszar czasoprzestrzeni o tak silnej grawitacji, że nic – nawet światło, nie może z niego uciec. Te obiekty są niezwykle ciężkie i wydają się stabilne.
Jednak, jak wskazał fizyk Stephen Hawking w 1970 roku, inny rodzaj czarnej dziury – pierwotna czarna dziura (primordial black hole – PBH) – może powstać nie w wyniku zapadnięcia się gwiazdy, ale w wyniku pierwotnych warunków panujących we Wszechświecie krótko po Wielkim Wybuchu. PBH, podobnie jak normalne czarne dziury, są tak gęste, że prawie nic nie może z nich uciec – to właśnie sprawia, że są „czarne”.
Pomimo swojej gęstości PBH, zdaniem astronomów, mogą być znacznie lżejsze niż klasyczne czarne dziury. Stephen Hawking wykazał również, że czarne dziury mają temperaturę i teoretycznie mogą powoli emitować cząstki poprzez zjawisko znane jako „promieniowanie Hawkinga”, jeśli osiągną wystarczająco wysoką temperaturę.
„Im lżejsza jest czarna dziura, tym powinna być gorętsza i tym więcej cząstek powinna emitować. W miarę jak pierwotne czarne dziury wyparowują, stają się coraz lżejsze, a więc coraz gorętsze, emitując jeszcze więcej promieniowania w procesie niekontrolowanym, aż do eksplozji. To właśnie promieniowanie Hawkinga mogą wykrywać nasze teleskopy” – mówi Andrea Thamm z University of Massachusetts Amherst.
Astronomowie teoretycznie są w stanie wykryć pierwotne czarne dziury, ale nigdy nie udało się ich zaobserwować bezpośrednio
„Wiemy, jak obserwować promieniowanie Hawkinga. Możemy je zobaczyć za pomocą naszych obecnych teleskopów, a jedynymi czarnymi dziurami, które mogą eksplodować dzisiaj lub w najbliższej przyszłości, są właśnie PBH” – tłumaczy Joaquim Iguaz Juan z University of Massachusetts Amherst.
„Chociaż eksplodująca czarna dziura będzie niezwykle trudna do wykrycia, to musimy przygotować się na obserwację tego wydarzenia. Uważamy, że istnieje nawet 90-procentowe prawdopodobieństwo, że w ciągu najbliższych 10 lat będziemy świadkami eksplozji PBH” – twierdzi Aidan Symons z University of Massachusetts Amherst.
Naukowcy analizując wszystkie dane eksperymentalne, doszli do wniosku, że potencjalnie eksplodująca czarna dziura mogłaby zostać zaobserwowana nie raz na 100 tysięcy lat, jak wcześniej sądzono, ale raz na 10 lat.
„Nie twierdzimy, że na pewno wydarzy się to w tej dekadzie, ale istnieje 90-procentowe prawdopodobieństwo, że tak się stanie. Ponieważ dysponujemy już technologią umożliwiającą obserwację tych zdarzeń powinniśmy być gotowi. Byłaby to pierwsza w historii bezpośrednia obserwacja zarówno promieniowania Hawkinga, jak i pierwotnej czarnej dziury. Uzyskalibyśmy również ostateczny zapis wszystkich cząstek. Zrewolucjonizowałoby to fizykę i pomogło nam na nowo napisać historię Wszechświata” – podsumowuje Joaquim Iguaz Juan.
Emil Gołoś
