Stephen Hawking miał rację! Nowy model pokazuje, że za całą ciemną materię mogą odpowiadać pierwotne czarne dziury

W 1974 roku Stephen Hawking i doktorant Bernard Carr zasugerowali, że pierwotne czarne dziury, hipotetyczne czarne dziury, które istniały wkrótce po Wielkim Wybuchu, mogą być nieuchwytną ciemną materią, o której po raz pierwszy wysunięto teorię w 1933 roku – a 47 lat później można je udowodnić w tej teorii.

Astrofizycy z Yale University, University of Miami i Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) zmodyfikowali propozycję słynnego psychologa i stworzyli nowy model powstawania wczesnego Wszechświata.

Nowy model pokazuje, że pierwsze gwiazdy i galaktyki uformowały się wokół czarnych dziur, które miały potencjał do przekształcenia się w supermasywne czarne dziury, pożerając gaz i gwiazdy w ich sąsiedztwie lub łącząc się z innymi czarnymi dziurami.

„Jeśli rodzi się większość pierwotnych czarnych dziur o masie około 1,4 masy Słońca na Ziemi” – powiedział Priyamvada Natarajan, profesor astronomii i fizyki na Uniwersytecie Yale w Priyamvada Natarajan.

„Istnienie pierwotnych czarnych dziur może być zarodkiem wszystkich supermasywnych czarnych dziur, w tym tych w centrum Drogi Mlecznej” – kontynuowała.

Przewiń w dół, aby zobaczyć wideo

Wielu ekspertów sugeruje, że około 85 procent całej materii we wszechświecie to ciemna materia – ale w przypadku tak dużej ilości nigdy jej nie zaobserwowano ani nie wykryto.

Z drugiej strony zaobserwowano czarne dziury i mamy jeden obraz potwierdzający ich istnienie.

Hawking i Carr argumentowali, że we wczesnych momentach Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 miliarda lat temu, we wszechświecie mogły powstać „grudkowate” obszary nadmiernej masy, które po zapadnięciu się zamieniły się w czarne dziury.

Jednak ich teoria nie rozprzestrzeniła się wśród społeczności naukowej, ale nowe badanie pokazuje, że po pewnych modyfikacjach Hawking może mieć rację.

Nowy model pokazuje, że pierwsze gwiazdy i galaktyki uformowały się wokół czarnych dziur, które miały potencjał do przekształcenia się w supermasywne czarne dziury, pożerając gaz i gwiazdy w ich sąsiedztwie lub łącząc się z innymi czarnymi dziurami.

To, co osobiście uważam za bardzo ekscytujące w tym pomyśle, to to, jak elegancko łączy dwa trudne problemy, nad którymi pracuję – badanie natury ciemnej materii oraz powstawanie i wzrost czarnych dziur – oraz rozwiązywanie ich za jednym zamachem, powiedział Natarajan.

Odkrycie tajemnicy pierwotnych czarnych dziur rozwiązałoby również inną kosmiczną zagadkę, która zdumiewała naukowców – dużą ilość promieniowania wykrytego z odległych i słabych źródeł rozproszonych po całym wszechświecie.

Natarajan i jej koledzy powiedzieli, że rosnące pierwotne czarne dziury wykazywałyby „dokładnie” tę samą sygnaturę promieniowania.

Obecność pierwotnych czarnych dziur może wreszcie zostać stwierdzona przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, którego start zaplanowano na 22 grudnia, oraz zapowiedzianą w 2030 r. misję anteny kosmicznej ESA (Laser Interferometer) (LISA).

Obecność pierwotnych czarnych dziur może wreszcie zostać określona przez Kosmiczny Teleskop Jamesa Webba, którego start zaplanowano na 22 grudnia, oraz ogłoszoną w latach 30. XX wieku misję Europejskiej Agencji Kosmicznej (ESA) Laser Interferometer Space Antenna (LISA).

Misją Teleskopu Jamesa Webba będzie odnalezienie pierwszych galaktyk, które uformowały się we wczesnym wszechświecie i zobaczenie gwiazd tworzących układy planetarne.

Tymczasem LISA będzie w stanie odbierać sygnały fal grawitacyjnych z wczesnych połączeń pierwotnych czarnych dziur.

„Jeżeli pierwsze gwiazdy i galaktyki rzeczywiście powstały w tak zwanych „ciemnych wiekach”, Webb powinien być w stanie dostrzec ich dowody” – mówi astronom Günther Hasinger z Europejskiej Agencji Kosmicznej.

James Webb musi odkryć nowe i nieoczekiwane odkrycia oraz pomóc ludzkości zrozumieć pochodzenie wszechświata i nasze w nim miejsce.

Jednym z celów jest cofnięcie się w czasie ponad 13,5 miliarda lat, aby zobaczyć pierwsze gwiazdy i galaktyki, które powstały kilkaset milionów lat po Wielkim Wybuchu.

Teleskop będzie obserwował wszechświat głównie w podczerwieni, podczas gdy Hubble badał go od czasu jego wystrzelenia w 1990 roku głównie w zakresie optycznym i ultrafioletowym.

Webb ma większy obszar do zbierania światła, co pozwala mu patrzeć na większe odległości, a tym samym cofa się w czasie znacznie dalej niż Hubble.

Ciemna materia: tajemnicza materia, która stanowi 85% wszechświata i której naukowcy nie mogą potwierdzić

Ciemna materia to hipotetyczna materia, o której mówi się, że stanowi około 85% wszechświata.

Tajemnicza substancja jest niewidoczna, ponieważ nie odbija światła, a naukowcy nie zaobserwowali jej bezpośrednio.

Astronomowie wiedzą, że tam jest, dzięki wpływowi grawitacji na znaną materię.

Europejska Agencja Kosmiczna mówi: „Rzuć pochodnię w całkowicie ciemny pokój, a zobaczysz tylko to, co zapala pochodnia.

Ciemna materia to hipotetyczna materia, o której mówi się, że stanowi około 27 procent wszechświata. Uważany za grawitacyjny „klej”, który spaja galaktyki (wrażenie artysty)

Nie oznacza to, że pokój wokół ciebie nie istnieje.

Podobnie wiemy, że ciemna materia istnieje, ale nie obserwowaliśmy jej wcześniej.

Uważa się, że materia jest grawitacyjnym „klejem”, który łączy galaktyki razem.

Obliczenia pokazują, że wiele galaktyk raczej pękałoby niż obracało się, gdyby nie były trzymane razem przez dużą ilość ciemnej materii.

Tylko pięć procent widzialnego wszechświata składa się ze znanej materii, takiej jak atomy i cząstki subatomowe.