Într-o nouă lucrare din revista Physical Review Letters, o echipă internațională de fizicieni teoreticieni a descris un scenariu pentru formarea găurilor negre primordiale din bule de vid din Universul timpuriu și a prezentat  o teorie care ar explica, în mod natural, materia întunecată din Univers.

Găurile negre primordiale sunt obiecte compacte, ipotetice, care s-au format în Universul timpuriu înainte de  stele şi galaxii. Acestea sunt un candidat viabil pentru materia întunecată, materia lipsă despre care astrofizicienii cred că reprezintă 85% din Univers.

Existenţa găurilor negre primordiale a fost propusă, pentru prima dată, în urmă cu câteva decenii, aceste obiecte compacte putând avea un rol central într-o varietate de fenomene astrofizice, cum ar fi apariţia undelor gravitaționale și formarea găurilor negre supermasive.

De asemenea, găurile negre primordiale ar putea avea un rol important în sinteza elementelor grele, atunci când ele se ciocnesc cu stelele neutronice și le distrug, eliberând materie bogată în neutroni.

Într-o lucrare recentă, Dr. Alexander Kusenko de la Institutul Kavli pentru Fizică și Matematica Universului și Universitatea din California, Los Angeles împreună cu colegii săi din Japonia, Statele Unite și Taiwan au descris un scenariu de “multivers” în care se formează găuri negre primordiale.

„Universul timpuriu era atât de dens încât orice fluctuație pozitivă a densității mai mare de 50% putea crea o gaură neagră.

Se știe că perturbaţiile cosmologice care însămânțează galaxiile sunt mult mai mici. Cu toate acestea, o serie de procese din Universul timpuriu ar fi putut crea condițiile potrivite pentru formarea găurilor negre.

O posibilitate interesantă ar fi că găurile negre primordiale s-au format din universurile “bebeluș”, create în timpul inflației cosmice, o perioadă de expansiune rapidă a Universului despre care se crede că este responsabilă pentru însămânțarea structurilor cosmice pe care le observăm astăzi, cum ar fi galaxiile și grupurile de galaxii.

Universurile bebelus par sa fie gauri negre primordiale

Universurile ”bebeluș” desprinse din Universul nostru, la scurt timp după Big Bang, par să fie niște găuri negre. Credit: Institutul Kavli pentru Fizică și Matematica Universului.

În timpul inflației cosmice, universurile “bebeluş” s-au putut desprinde din Universul nostru. Un univers “bebeluş” mic ar fi putut suferi, în cele din urmă, un colaps, iar cantitatea mare de energie eliberată într-un volum mic ar fi putut forma o gaură neagră.

Un univers “bebeluş” mare ar fi putut avea o soartă și mai ciudată. Dacă este mai mare decât o mărime critică, atunci teoria gravitației a lui Einstein sugerează că universul “bebeluș” poate să existe într-o stare care pare diferită unui observator din interior faţă de un observator din exterior.

Pentru un observator din interior, universul “bebeluş” este în expansiune, în timp ce pentru un observator din exterior este ca o gaură neagră.

În ambele cazuri, universul “bebeluş” mic și universul “bebeluş” mare pot fi considerate ca niște găuri negre primordiale care ascund structura subiacentă a mai multor universuri din spatele orizontului lor de evenimente”, au explicat autorii studiului.

Dr. Kusenko și coautorii studiului au arătat, de asemenea, că găurile negre primordiale pot fi detectate folosind Hyper Suprime-Cam (HSC) al Telescopului Subaru de 8,2 m.

„Am demonstrat prin analize numerice că observațiile viitoare ale HSC, precum și alte studii optice, cum ar fi cele planificate în cadrul Observatorului Vera C. Rubin, vor putea testa dacă acest mecanism generic de formare al găurilor negre primordiale este sursa dominantă de materie întunecată”, au explicat autorii studiului.

Sursă: Sci-News