A co jeśli czarne dziury istniały przed gwiazdami?
Muszę wam powiedzieć o czymś, co naprawdę mnie poruszyło w tym tygodniu. Naukowcy mogli właśnie natrafić na ślad czarnych dziur, które powstały zanim pierwsze gwiazdy w ogóle się pojawiły. Przed galaktykami. Przed... no, przed prawie wszystkim.
Wiem, brzmi to jak scenariusz filmu sci-fi. Ale dajcie mi szansę.
Badacze z Uniwersytetu Miami analizowali dziwny sygnał z捕捉iony przez LIGO — tę samą observatorię, która w 2015 roku jako pierwsza wykryła fale grawitacyjne. Tym razem wykryto coś, co wygląda jak połączenie dwóch czarnych dziur, ale z pewnego rodzaju haczykiem. Jedna z nich była zaskakująco mała — mniejsza niż nasze Słońce. A to nie powinno być możliwe. Przynajmniej nie według tego, co do tej pory wiedzieliśmy o powstawaniu czarnych dziur.
Dlaczego to jest takie ważne?
Zwykłe czarne dziury powstają, gdy masywne gwiazdy umierają w spektakularnych wybuchach supernowych. Ich masa może być od kilku do miliardów razy większa niż masa Słońca. Ale czarna dziura mniejsza od naszego Słońca? To znacznie trudniej wytłumaczyć tradycyjną ewolucją gwiazd.
Te niewielkie obiekty nazywamy pierwotnymi czarnymi dziurami. Uważa się, że uformowały się one w ułamku sekundy po Wielkim Wybuchu. Zastanówcie się nad tym na chwilę. Mówimy o czarnych dziurach, które powstały, gdy wszechświat był jeszcze noworodkiem — zanim istniały jakiekolwiek atomy, zanim cokolwiek, co znamy dzisiaj.
Koncepcja nie jest nowa. Sięga czasów zimnej wojny, kiedy to radzieccy naukowcy jako pierwsi zaproponowali ten pomysł. Później, w latach 70., Stephen Hawking rozwinął tę teorię, sugerując, że te starożytne czarne dziury mogą być wszędzie — nawet stanowiąc to, co nazywamy ciemną materią.
Ciemna materia — o co tu chodzi?
Ciemną materię... no cóż, tak naprawdę nie wiemy, czym jest. Trochę niewygodna sprawa dla nauki, prawda? Ale oto co wiemy: jest niewidoczna, nie emituje ani nie pochłania światła, a stanowi około 85% całej materii we wszechświecie. Bez jej grawitacyjnego przyciągania galaktyki takie jak nasza prawdopodobnie w ogóle by nie istniały.
Problem? Nie możemy jej wykryć bezpośrednio. Wiemy tylko, że gdzieś tam jest — bo wpływa na grawitację w skali kosmicznej.
I tutaj pojawiają się pierwotne czarne dziury. Jeśli istnieją w odpowiedniej ilości, mogłyby one być ciemną materią. Nie tylko ją wyjaśniać — ale dosłownie z niej się składać.
Dowód? Jeszcze nie do końca...
Wracając do tego dziwnego sygnału z LIGO. Zespół z Miami przeprowadził obliczenia, ile pierwotnych czarnych dziur może tam外面的 i jak często mogłybyśmy wykrywać ich łączenie się z innymi obiektami. Wyniki sugerują, że sygnał z捕捉iony przez LIGO jest zgodny z istnieniem pierwotnej czarnej dziury — i nie przeczy temu, że te obiekty mogą stanowić lub znacząco przyczyniać się do ciemnej materii.
„Wierzymy, że nasze badania pomogą potwierdzić, że te czarne dziury naprawdę istnieją" — powiedział Nico Cappelluti, jeden z badaczy. Całkiem ekscytujące słowa.
Ale jest jedno „ale" — i doceniam, że sami naukowcy są w tym uczciwi — jedno wykrycie to za mało. Potrzebujemy więcej. Więcej sygnałów, więcej danych, więcej potwierdzeń.
„LIGO z捕捉iło to, co wydaje się bardzo silnym dowodem na istnienie takich czarnych dziur" — wyjaśnił Cappelluti. „Ale będziemy potrzebować wykrycia kolejnego takiego sygnału, a nawet kilku, aby mieć ostateczne potwierdzenie, że są prawdziwe."
Czekanie też jest fascynujące
Uwielbiam, że nauka tak właśnie działa. Nie ma żadnego pośpiechu w wyciąganiu wniosków, nawet gdy wyniki są niezwykle obiecujące. LIGO nadal obserwuje kosmos, a jego międzynarodowi partnerzy robią to samo. Każde kolejne wykrycie przybliża nas do zrozumienia, czy pierwotne czarne dziury są prawdziwe — i czy przez cały ten czas ukrywały się na widoku, stanowiąc tajemniczą ciemną materię spajającą nasz wszechświat.
Na razie czekamy. Ale szczerze? Sam fakt, że w ogóle prowadzimy taką rozmowę — że mamy instrumenty wystarczająco czułe, by wykrywać zmarszczki w czasoprzestrzeni od czarnych dziur mniejszych niż nasze Słońce — to coś niezwykłego. Żyjemy w fascynujących czasach dla astronomii.
A jeśli te niewielkie, starożytne czarne dziury okażą się prawdziwe? Wszystko, co myśleliśmy, że wiemy o wczesnym wszechświecie, właśnie stało się znacznie ciekawsze.