Spre deosebire de găurile negre formate din colapsul stelelor, cele primordiale (PBH – primordial black holes) s-ar fi născut în primele secunde după Big Bang, din colapsul unor regiuni cu densitate extrem de mare. Acestea ar fi rămas, tăcute și invizibile, în întunericul cosmic, până în ziua de azi, dacă ar fi supraviețuit, potrivit unui studiu publicat în revista Physical Review D.
Urmărește cele mai noi producții video TechRider.ro
- articolul continuă mai jos -
Conform teoriei clasice propuse de Stephen Hawking în 1975, găurile negre ar trebui să „evapore” încet printr-un proces cuantic, pierzând masă până dispar. Iar timpul lor de viață este proporțional cu cubul masei inițiale. Asta înseamnă că doar cele cu o masă mai mare de un trilion de kilograme ar fi putut rezista 13,8 miliarde de ani. Cele mai mici ar fi dispărut de mult.
Dar ce-ar fi dacă… n-au dispărut?
Efectul „povara memoriei”: găurile negre care nu se sting
Fizicianul teoretician Gia Dvali a propus în 2018 o corecție radicală la predicția lui Hawking: găurile negre ar putea fi stabilizate de propria „memorie”, adică de informația cuantică pe care o conțin. Pe măsură ce o gaură neagră evaporă, această memorie o frânează, reducând rata de radiație. Astfel, viața unei găuri negre ar putea fi mult mai lungă decât am crezut.
Dacă această teorie e corectă, găurile negre primordiale cu mase chiar și de numai 100 kg ar putea exista și astăzi – și ar putea constitui materia întunecată.
Cum pot fi găsite: ecoul gravitațional al începutului
O echipă de cercetători japonezi, coordonată de Kazunori Kohri de la Observatorul Astronomic Național din Japonia, propune o metodă inovatoare de a detecta aceste găuri negre invizibile: prin undele gravitaționale pe care le-ar fi generat, indirect, chiar în momentul formării lor.
Când găurile negre primordiale s-au format, au rezultat din colapsul unor regiuni extrem de curbate ale spațiu-timpului. Aceste perturbații au generat la rândul lor unde gravitaționale – vibrații ale spațiului – care încă se propagă prin cosmos. Fiecare masă inițială a unui PBH corespunde unei frecvențe specifice a undei gravitaționale.
Cercetătorii au calculat ce spectru de unde gravitaționale ar trebui să existe astăzi dacă PBH-urile „încărcate cu memorie” există. Rezultatul: aceste unde ar avea frecvențe joase, observabile de către viitoarele observatoare spațiale precum LISA (ESA), DECIGO (Japonia) sau Cosmic Explorer (SUA).
Ce ne pot spune viitoarele telescoape gravitaționale
Echipa a publicat în Physical Review D hărți precise ale spectrului de unde așteptat și a calculat raportul semnal/zgomot pentru un an de observații. În unele cazuri, semnalul e clar peste pragul de detecție.
Mai mult, cercetătorii oferă criterii prin care astronomii ar putea confirma sau exclude ipoteza găurilor negre cu „povară de memorie” ca materie întunecată. Frecvența maximă a undelor poate ajunge la 30 megahertzi – mult prea înaltă pentru detectoarele actuale, dar nu imposibil de atins pentru generațiile următoare.
Materia întunecată ca „coșmar gravitațional”
Dacă toate încercările de a detecta particule de materie întunecată vor eșua, rămâne un scenariu tot mai probabil: materia întunecată interacționează doar gravitațional. Iar asta înseamnă că am putea avea în jurul nostru o rețea invizibilă de găuri negre microscopice, supraviețuitoare ale haosului primordial.
„Dacă efectul povarei memoriei se confirmă, putem construi o teorie aproape fără incertitudine”, spune Kohri. O teorie care ar schimba radical ceea ce știm despre Univers – și despre găurile negre.
