Acasă Spațiu și Astronomie GĂURILE NEGRE PRIMORDIALE

GĂURILE NEGRE PRIMORDIALE

151
0
Găurile negre primordiale s-ar fi putut forma în absența oricărei materii, din fluctuații cuantice care ar fi continuat să formeze, după miliarde de ani, o structura asemănătoare cu un filament, în jurul căreia se îmbină, acum, toate grupurile de galaxii.

Astrofizicianul nativ-american Subrahmanyan Chandrasekhar a remarcat faptul că găurile negre sunt regiuni ale spațiului al căror câmp gravitațional este atât de puternic, încât nici măcar lumina nu poate scăpa din interiorul acestora, fiind cele mai simple și cele mai perfecte obiecte macroscopice din univers. Totuși, această simplitate nu a împiedicat universul să fie populat de o varietate de găuri negre. Masa lor pare să varieze cu mult față de cea a Soarelui.

Se consideră că masa găurilor negre este formată din stele care se prăbușesc, fiind și cele mai abundente. Ocazional, sunt prinse în atracția gravitațională reciprocă și se contopesc într-un proces de intensitate cosmică. Prin intermediul unei astfel de „fuziuni binare”, la aproximativ un miliard și jumătate de ani distanță, umanitatea a reușit mai întâi să regleze undele gravitaționale și ondularea elastică a spațiului, care radiază energia eliberată de fuziune. Găuri negre de mii de ori mai masive s-ar fi putut forma în universul timpuriu, când se credea faptul că acesta este plin de obiecte străine numite cvasi-stele, alimentate nu de reacții nucleare, ci de căderea gazului fierbinte către o sămânță centrală cu o gaură neagră în creștere rapidă. Mai dezvoltate sunt însă găurile negre supermasive, cu mase de până la miliarde de ori mai mari decât cele ale soarelui, considerate a fi ancora gravitațională în centrul galaxiilor mai mari decât a noastră. Aceste forme rămân un mister.

Materia întunecată nu poate fi altceva decât o mulțime de găuri negre primordiale, grupate într-o aură din jurul fiecărei galaxii.

Interesant este faptul că, dacă s-ar realiza un „recensământ” cosmic al găurilor negre, s-ar putea aștepta ca numărul găurilor negre să scadă drastic în intervalul de 30 până la aproximativ 70 de mase solare. Înțelegerea noastră actuală despre evoluția stelară pune accentul pe dimensiunea celor mai mari stele și, ca urmare, pe mărimea găurilor negre care s-ar putea forma în urma dispariției lor (prin supernove).

Este o surpriză că de la începerea investigației, Observatorul de Unde Gravitaționale cu Interferometru Laser sau LIGO, a detectat multiple fuziuni ale găurilor negre, tocmai în acest interval de masă. În ultimii ani, mulți astrofizicieni au încercat să înțeleagă de unde ar fi putut veni aceste găuri negre, așa cum se întâmplă adesea în cercetare. În timp ce ne îndreptăm către o înțelegere mai profundă a universului, se poate ajunge la o anumită subtilitate în modelele noastre de evoluție cosmică, pe care nu le-am descoperit încă. Cu toate acestea, apare o posibilitate mai frapantă: este posibil să fie nevoie să admitem alți membri cosmici, aceștia fiind găurile negre primordiale. Acestea au fost recunoscute pentru prima dată ca o posibilitate teoretică la sfârșitul anilor ’60 de către astrofizicienii sovietici Igor Novikov și Yakov Zeldovici. Aceștia și-au dat seama că ele ar fi putut exista cu mult înainte ca stelele să aibă timp să se formeze. Ar putea fi formele superioare de găurile negre pe care le-au observat cei de la LIGO?

Posibilitatea rezultă din faptul că aceste găuri negre nu s-au format prin intermediul unui proces astrofizic. Găurile negre se pot forma chiar și în absența oricărei materii, de la distorsiuni suficient de mari de spațiu, care se îmbină într-o singularitate. Fizicianul Stephen Hawking, știind acest lucru, a susținut o idee uluitoare și simplă, sugerând faptul că Big Bang-ul a fost etapa finală a unui proces exploziv, unul care a creat o stare inițială extrem de energică, densă și termică, care a fost incredibil de netedă și omogenă, pentru cea mai mică fluctuație microscopică din spațiu. Hawking a sugerat că găurile negre s-ar fi putut forma din aceste fluctuații cuantice foarte mari, care ar fi continuat să formeze după miliarde de ani, o structură asemănătoare cu un filament, în jurul căreia se îmbină mulțimea galaxiilor.

Reprezentarea grafică a unui sistem mare de mulțimi, cu submulțimile sale, golurile și filamentele galaxiei

Un mecanism a indicat volumul acestui zgomot primordial la scări mici (sau frecvențe înalte). În spațiul continuu ar exista niște canale mici, dar extrem de adânci, care ar fi putut, singure, să se prăbușească în găuri negre. Acest zgomot cuantic ireductibil este, desigur, consecința faimosului principiu de incertitudine al lui Heisenberg, lucrare care se raportează la universul timpuriu. Conform acesteia, nu se poate afla poziția și viteza oricărei particule simultan, prin urmare, particulele microscopice nu pot fi niciodată în repaus. Pentru a se face acest lucru este nevoie de specificarea simultană a pozițiilor și a vitezei. Același lucru este valabil și în cazul stimulărilor spațiului propriu-zis, care apar ca urmare a fluctuațiilor la toate scările din universul timpuriu. Acesta este zgomotul care a creat structura universului la cele mai mari niveluri. Hawking și-a dat seama că orice mecanism care amplifică acest zgomot, la scări mai mici, ar putea produce, la fel de ușor, găuri negre la scurt timp după Big Bang.

Oricât de atrăgătoare ar fi ideea, deocamdată, găurile negre primordiale rămân pe tărâmul imaginațiilor teoreticienilor. Acest lucru s-ar putea schimba, desigur, dacă, la un moment dat, un observator de unde gravitaționale va observa fuziunea unei găuri negre cu o masă care ar putea fi primordială. Dovezile care ar putea fi identificate arată, de exemplu, detectarea unei găuri negre cu o masă mai mică de aproximativ o unitate și jumătate decât cea a soarelui, așa-numita limită Chandrasekhar, denumită după Subrahmanyan. O astfel de gaură neagră ar fi imposibil de produs din prăbușirea unui obiect stelar, întrucât cel mai ușor progenitor posibil către o gaură neagră stelară nu ar avea suficientă masă pentru a se prăbuși într-una sub această limită. Deși este puțin mai grea decât limita Chandrasekhar, o observație recentă, care ar putea ilustra cea mai ușoară gaură neagră (sau cea mai grea stea cu neutroni), văzută vreodată este suficient de nedumeritoare pentru a avea veridicitate în ochii unor astrofizici care speculează cu sfințenie originile sale primordiale.

Nu există niciun motiv să credem că aceste găuri negre primordiale nu pot fi găsite în propria noastră galaxie, cu atât mai puțin în sistemul nostru solar. În anul 2015, o echipă de astronomi Caltech au sugerat că o planetă de dimensiunea Neptunului ar putea orbita soarele după Pluton, ceea ce ar explica unele orbite particulare ale altor obiecte mai mici din Centura Kuiper. După cum sugerează o lucrare din 2019, publicată pe ArXiv, această nouă planetă ar putea fi și o gaură neagră primordială, de dimensiunea unui grepfrut. Unii au ajuns chiar să pună în evidență acea materie întunecată, care a evitat fiecare dintre încercările noastre de a o detecta direct. Ar putea fi la fel de evaziv pentru că nu este altceva decât o mulțime de găuri negre primordiale grupate într-o aură din jurul fiecărei galaxii.

Chiar dacă materia întunecată nu este alcătuită în întregime din găuri negre primordiale, posibila lor existența creează o perspectivă provocatoare pentru astrofizicieni, nu doar pentru cercetarea lor asupra evoluției universului, ci și pentru geneza sa. Aceștia ar fi putut produce distorsiuni în ideea Big Bang-ului prin evaporarea, afirmată de Hawking. Totodată, cercetătorii ar fi putut produce progenitorii găurilor negre super masive, din centrul fiecărei galaxii, existența lor putând oferi o fereastră către mecanismul care stabilește condițiile inițiale pentru Big Bang. Deocamdată, ele rămân greu de exclus, păstrând mulți astrofizicieni, inclusiv autorul, preocupat de existența acestora.

LĂSAȚI UN MESAJ

Vă rugăm să introduceți comentariul dvs.!
Introduceți aici numele dvs.