Există găuri negre supermasive care ar putea conține urme ale Big Bang-uluiȘtiință și tehnologie

Există găuri negre supermasive ce ar putea conține urme ale Big Bang-ului

Găurile negre supermasive, cu cele mai mari dimensiuni din întreg Universul, au avut o dezvoltare mult mai rapidă decât s-a crezut până în prezent. Existența lor a fost atestată din chiar perioada în care cosmosul avea mai puțin de un miliard de ani. Pe lângă asta cercetătorii au mai descoperit și că acestea au originea în prima secundă a Big Bang-ului. Și de fapt să nu se fi format în urma morții stelelor masive, așa cum propuneau unele teorii. Pentru a verifica această nouă premisă, o echipă de astrofizicieni propune o teorie radicală, conform căreia elementele din jurul găurilor negre supermasive, ar putea să fie oarecum diferite față de restul cosmosului, în ele regăsindu-se relicve ale Universului, resturi din vremuri în care era mult mai nou apărut.

După cum sugerează și denumirea lor, găurile negre supermasive (GNS) sunt gigantice. Cele mai mici găuri negre de acest tip sunt de milioane de ori mai mari decât Soarele, iar cele mai mari – regăsite în centrele galaxiilor mari- ajung la dimensiuni de sute de miliarde față de masa solară. Descoperirea unor astfel de găuri negre uriașe în Universul actual nu este o surpriză, din moment ce au avut miliarde de ani pentru a se forma, hrănindu-se cu gaz și praf (și chiar cu alte găuri negre).

Astronomii au început să găsească recent GNS -uri și în Universul timpuriu. Deja se cunosc peste 200, care existau de când Universul era mai mic cu un miliard de ani, una dintre găurile negre de acest tip s-ar fi format pe când Universul era mai mic cu 700 de milioane de ani decât este azi. Ceea ce înseamnă că respectivele găuri negre supermasive s-au format rapid, poate că mult prea repede. Noi avem informații cu privire la cum se formează găurile negre în zilele noastre. Atunci când o stea uriașă moare, lasă în urmă o gaură neagră, cu dimensiuni care ating de până la câteva zeci de ori masa Soarelui. Respectiva gaură neagră se hrănește cu materia din spațiul înconjurător, găsește alte găuri negre și se contopește cu ele și, dacă are noroc, capătă în cele din urmă statutul de supermasivă.

Problema este că un astfel de proces necesită mai mult timp. În vremea când Universul avea mai puțin de un miliard de ani, primele stele și galaxii începeau să se formeze. Formarea unor GNS- uri într-un timp scurt, schimbă imaginea noastră despre formarea lor și extinde limitele proceselor astrofizice cunoscute. Prin urmare putem să bănuim că GNS -urile nu au provenit din procese astrofizice normale, cum ar fi moartea stelelor și alimentarea constantă cu gaze. Poate că aceste găuri negre gigantice au avut originea în primele momente importante ale Big Bang-ului.

Există găuri negre supermasive care ar putea conține urme ale Big Bang-ului

Universul timpuriu era plin de fenomene violente, în care forțele fizicii atingeau cote extreme. Densitățile și presiunile erau atât de mari încât făceau posibilă fuziunea forțelor fundamentale ale naturii, formând câmpuri solide. În primele câteva secunde ale existenței Universului era prea cald pentru ca protonii și neutronii să înghețe înainte de a exploda. În acele momente tumultuoase, era foarte posibil să apară spontan diferențe extreme de densitate. Găurile negre se pot forma în condițiile în care există diferențe extreme de densitate, atunci când o cantitate mare de masă se adună într-un spațiu foarte mic.

Acestea sunt așa-numitele găuri negre primordiale, despre care se crede că s-au format prin diferite interacțiuni în timpul Big Bang-ului. Astronomii au petrecut zeci de ani căutându-le, folosind în special sonde. Toate aceste căutări s-au dovedit a fi în van, fiind o modalitate care nu lua în calcul aproape toate metodele de formare a găurilor negre primordiale. Soluția a fost propusă de o echipă de astrofizicieni. Ideea lor a fost propusă într-o lucrare publicată pe serverul de pretipărire arXiv, constă în studierea găurilor negre în sine, urmărindu-le mai mult timp cu atenție. Ideea fiind că găurile negre primordiale nu existau numai în Universul timpuriu, acestea au interacționat cu mediul înconjurător, influențând evoluția acestuia. Pornind de la acestă premisă putem exclude multe presupuse metode, pentru că acestea ar perturba atât de mult plasma fierbinte a Big Bang-ului încât ar denatura ceea ce observăm.

Găurile negre primordiale cu mase solare de 100.000 ar avea, în mod ironic, un efect mult mai scăzut asupra mediului înconjurător și al Universului în general. Efectul lor nu ar fi destul de mare cât să dea peste cap legile fizicii ale Universului timpuriu, așa că ar putea foarte bine să existe fără ca noi să știm sau să putem afla. Ceea ce le-a dat de gol a fost etapa nucleosintezei, perioada când primele elemente luminoase s-au format din materia fierbinte și densă a Big Bang-ului.

Diferența dintre găurile negre supermasive și cele primordiale

Fizicienii au reușit să înțeleagă legile fizice din această perioadă cel mai bine, pentru că au aceleași legi fizice ca reactoarele nucleare și bombele atomice. Găurile negre primordiale nu perturbă în totalitate acest proces, lăsând aproape neschimbate cantitățile de hidrogen și heliu din cosmos, dar a avut o anumită influență și în mediul înconjurător. Procesele nucleare se schimbă în apropierea găurilor negre din cauza forței lor gravitaționale extreme, modificând amestecul de elemente rezultat.

Dacă gazul din jurul acelor găuri negre ar fi păstrat o amintire din perioada acelei etape a Universului, materialul pe care îl observăm în jurul GNS-urilor, ar fi avut o compoziție diferită față de restul materiei din cosmos. Spre exemplu, autorii acestei noi lucrări au descoperit că găurile negre primordiale ar avea o cantitate de heliu mai mare cu aproximativ 10%,  și cantitatea de litiu cu aproximativ 10% mai mică.

Autorii admit că cercetarea acestei diferențe ar fi o adevărată provocare, dar mai subliniază și faptul că instrumentele deținute în prezent, precum telescopul spațial James Webb de la NASA, ce va fi lansat în curând, ar putea face față în cele din urmă. Cercetarea acestei amprente elementare ar putea nu numai să dezvăluie originile GNS-urilor în sine, ci și să ofere astronomilor o fereastră neprețuită către primele momente ale Big Bang-ului.

Articol preluat de pe Space.com

1 răspuns »