Universul ar putea fi plin de găuri negre care nu mor niciodată

Găurile negre primordiale sunt obiecte ipotetice formate în timpul momentelor cele mai timpurii ale Universului. Conform modelelor, ele s-au format din micro-fluctuații în densitatea materiei și spațiu-timp pentru a deveni găuri negre de dimensiunea unor boabe de nisip, dar cu masa unor munți. Dar ce sunt aceste găuri negre ultraușoare?

Deși nu am detectat niciodată găuri negre primordiale, acestea au toate proprietățile necesare ale materiei întunecate, cum ar fi faptul că nu emit lumină și capacitatea de a se grupa în jurul galaxiilor. Dacă ar exista, ele ar putea explica cea mai mare parte a materiei întunecate.

• Iată cum o simplă cană cu ceai poate deveni un detector de particule!
• Pentru prima dată în istorie, astronomii au fotografiat îndeaproape o stea din afara galaxiei Calea Lactee

Partea negativă este că cei mai mulți candidați pentru găurile negre primordiale au fost excluși prin observație. De exemplu, pentru a explica materia întunecată, ar trebui să existe atât de multe astfel de mici găuri gravitaționale încât acestea ar trece adesea în fața unei stele din perspectiva noastră. Acest lucru ar crea o explozie de microlentilare pe care ar trebui să o observăm în mod regulat. Mai multe observații astronomice au căutat un astfel de eveniment fără succes, astfel că materia întunecată cauzată de găurile negre primordiale nu este o idee populară în zilele noastre, notează Phys.org.

Este Universul plin de găuri negre ultraușoare?

Un nou studiu folosește o abordare puțin diferită. În loc să se uite la găurile negre primordiale tipice, se iau în considerare găuri negre ultraușoare. Acestea sunt la capătul mic al maselor posibile și sunt atât de mici încât radiația Hawking ar intra în joc.

Studiul poate fi vizualizat pe serverul de preprinturi arXiv.

Rata de descompunere Hawking este invers proporțională cu dimensiunea unei găuri negre, astfel că aceste găuri negre ultraușoare ar trebui să se descompună la sfârșitul vieții lor pe o scară cosmică scurtă. Deoarece nu avem un model complet de gravitație cuantică, nu știm ce s-ar întâmpla cu găurile negre ultraușoare la sfârșit, iar acesta este punctul pe care se concentrează acest studiu.

După cum notează autorul, există în principal trei posibile rezultate. Primul este că gaura neagră se descompune complet. Gaura neagră ar sfârși ca un fulger scurt de particule de înaltă energie. Al doilea este că unele mecanisme previn evaporarea completă și gaura neagră atinge un fel de stare de echilibru. A treia opțiune este similară cu a doua, dar în acest caz, starea de echilibru face ca orizontul de eveniment să dispară, lăsând o masă densă expusă, cunoscută sub numele de singularitate goală. Autorul notează, de asemenea, că pentru ultimele două rezultate, obiectele ar putea avea o sarcină electrică netă.

O teorie neconfirmată

Pentru cazul de evaporare, cea mai mare necunoscută ar fi scara de timp a evaporării. Dacă găurile negre primordiale sunt inițial mici, ele s-ar evapora rapid și ar contribui la încălzirea timpurie a cosmosului. Dacă ele se evaporă încet, ar trebui să putem vedea moartea lor ca pe un fulger de raze gamma. Niciunul dintre aceste efecte nu a fost observat, dar este posibil ca detectoarele cum ar fi Fermi’s Large Area Telescope să surprindă unul în act.

Pentru celelalte două opțiuni, autorul argumentează că echilibrul ar fi atins în jurul scării Planck. Rămășițele ar avea dimensiunea unor protoni, dar cu mase mult mai mari. Din păcate, dacă aceste rămășițe sunt electric neutre, ar fi imposibil de detectat. Ele nu s-ar descompune în alte particule, nici nu ar fi suficient de mari pentru a fi detectate direct. Acest lucru ar corespunde observațiilor, dar nu este un rezultat satisfăcător. Modelul este practic nedovedit. Dacă particulele au o sarcină, atunci am putea detecta prezența lor în următoarea generație de detectoare de neutrini.

Ideea principală a acestui studiu este că găurile negre primordiale nu sunt în întregime excluse de observațiile actuale. Până când nu avem date mai bune, acest model se alătură grămăjoarei teoretice a multor alte posibilități.

Vă recomandăm să citiți și:

Ce au descoperit astronomii după ce au studiat o galaxie masivă din Universul primordial

Sateliții lui Elon Musk ar putea distruge câmpul magnetic al Pământului

O teorie bizară spune că în Univers există un singur electron

Gazul înghețat de pe Uranus și Neptun ne-ar putea spune cum s-au format aceste planete