Μαύρες τρύπες ίσως υπήρχαν στο πρώιμο σύμπαν πριν από τα πρώτα άστρα, και μια ομάδα θεωρητικών φυσικών πρότεινε έναν νέο τρόπο για να εξηγηθεί πώς θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί, αξιοποιώντας τη θερμότητα του κοσμικού μικροκυματικού υποβάθρου. Η ιδέα ίσως δίνει καλύτερη εξήγηση για τις «μικρές κόκκινες κουκκίδες» που εντόπισε το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb (JWST) — μακρινούς γαλαξίες που φαίνεται να φιλοξενούν ασυνήθιστα μεγάλο αριθμό από εξαιρετικά αρχαίες μαύρες τρύπες.
«Το James Webb ανακαλύπτει πολύ περισσότερες μαύρες τρύπες από όσες οι περισσότεροι από εμάς τους θεωρητικούς προβλέψαμε στα πιο αισιόδοξα μοντέλα μας», λέει η Priyamvada Natarajan από το Yale University. «Το σύμπαν είναι απλώς γεμάτο μαύρες τρύπες».
Μια υπάρχουσα θεωρία θέλει τις πρωτογενείς μαύρες τρύπες να σχηματίστηκαν από βίαιες αναταράξεις στον χωροχρόνο στο πρώιμο σύμπαν, πριν εμφανιστούν τα άστρα. Όμως αυτές οι βίαιες αναταράξεις είναι δύσκολο να συμβιβαστούν με τα ηπιότερα «κύματα» που παρατηρούν οι αστρονόμοι στο κοσμικό μικροκυματικό υπόβαθρο (CMB), το αχνό φως που έχει απομείνει από το πρωταρχικό σύμπαν. Οι θεωρητικοί έχουν χρειαστεί να προτείνουν πολύπλοκους νέους φυσικούς νόμους για να ταιριάξει αυτή η εξήγηση.
Ο Wenzer Qin και ο Neal Weiner από το New York University, μαζί με τον Soubhik Kumar από το Tufts University στη Μασαχουσέτη, διαπίστωσαν ότι υπήρχε και μια άλλη επιλογή. Ξεκίνησαν από την υπόθεση ότι ηπιότερα κύματα σκοτεινής ύλης κινούνταν μέσα στο πρώιμο σύμπαν και υποστήριξαν ότι μεγάλης μάζας μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να σχηματιστούν μέσα σε συσσωματώματα αυτής της σκοτεινής ύλης, με το θερμό CMB να εμποδίζει αέρια και σκόνη να καταρρεύσουν προς σχηματισμό μικρότερων.
Αυτές τις μαύρες τρύπες τις αποκαλούν «not-quite-primordial» και υποστηρίζουν ότι δίνουν εξήγηση για τις μαύρες τρύπες που εντόπισε το JWST, χωρίς να απαιτούνται ριζικές αλλαγές στην εικόνα των κοσμολόγων για το πρώιμο σύμπαν.
Οι ερευνητές απευθύνθηκαν στην Natarajan, θεωρητική αστροφυσικό, για να βοηθήσει να επιβεβαιώσουν τη λογική τους.
«Αυτό είναι μια περίπτωση όπου θα μπορούσε πράγματι να σχηματίζεται μια μαύρη τρύπα πριν από τα άστρα. Και αυτό το βρήκα πραγματικά συναρπαστικό», λέει η Natarajan.
«Το ωραίο με το μοντέλο είναι ότι επιστρατεύει λιγότερο εικασία-βαρή φυσική από την παραδοσιακή φυσική των πρωτογενών μαύρων τρυπών», λέει ο John Regan από το Maynooth University στην Ιρλανδία, που δεν συμμετείχε στη μελέτη. «Παρόλα αυτά, αυτό που τελικά χρειαζόμαστε είναι συγκεκριμένες παρατηρήσεις. Θα πρέπει να δούμε κάποια σημάδια από το εξαιρετικά πρώιμο σύμπαν που να δείχνουν μαύρες τρύπες, είτε από βαρυτικά κύματα είτε από μελλοντικές παρατηρήσεις του CMB, για να διαπιστώσουμε αν οι μαύρες τρύπες υπήρχαν πραγματικά στα πρώτα-πρώτα στάδια».
Ο Qin και οι συνεργάτες του προετοιμάζονται ήδη για αυτές τις παρατηρήσεις. Το επόμενο βήμα τους θα είναι να προσομοιώσουν τη νέα διαδικασία και να δουν τι συνεπάγεται για το φάσμα του φωτός που θα πρέπει να εκπέμπεται γύρω από μια «not-quite-primordial» μαύρη τρύπα. Στη συνέχεια θα μπορούν να συγκρίνουν πιο στενά αυτές τις προβλέψεις με τα δεδομένα του JWST.
Παράλληλα, στρέφουν το ενδιαφέρον τους και σε μελλοντικά δορυφορικά τηλεσκόπια, όπως το προτεινόμενο Primordial Inflation Explorer (PIXIE), που θα πρέπει να μπορεί να μετρήσει το φάσμα του CMB με αρκετή ακρίβεια ώστε να εντοπίσει στοιχεία που να στηρίζουν την πρότασή τους.
Physical Review Letters DOI: 10.1103/zfjm-8fnt
Το παρόν κείμενο δημιουργήθηκε με τη χρήση τεχνητής νοημοσύνης.
