Kada su se neposredno nakon Velikog praska pojavile primordijalne crne rupe, bile su nevjerojatno male, kratkog vijeka i potpuno drugačije od supermasivnih gravitacijskih divova koje danas povezujemo s tim pojmom. No prema novoj znanstvenoj studiji, upravo te nestabilne strukture mogle bi biti odgovorne za prve elemente koji su oblikovali svemir.
Hawkingovo zračenje i nastanak reliktnih čestica
Tijekom razdoblja inflacije — ekstremno brzog širenja svemira koje je uslijedilo odmah nakon Velikog praska — u svemiru su se, prema najnovijem modelu, pojavile primordijalne crne rupe. Te su sićušne gravitacijske tvorevine, mase manje od stotinu tona, nastale kolapsom posebno gustih mikropodručja prostora.
Zbog svoje male mase, primordijalne crne rupe nisu imale sposobnost zadržavanja materije. Umjesto toga, prema teoriji Stephena Hawkinga, postupno su isparavale emitirajući energiju u obliku čestica — proces poznat kao Hawkingovo zračenje. Upravo su iz tog procesa mogle nastati reliktne čestice nastale Hawkingovim zračenjem (Hawking relics), koje su možda i danas prisutne u svemiru.
Znanstvenici vjeruju da su te čestice uključivale ne samo standardne subatomske čestice već i one koje pripadaju tamnoj tvari. Neke od njih vjerojatno pripadaju skupini slabo interagirajućih masivnih čestica (WIMP), koje ne emitiraju svjetlost, teško ih je detektirati, ali se pretpostavlja da imaju važnu ulogu u strukturi svemira.
Mogu li reliktne čestice oblikovati kozmičku arhitekturu?
Tim znanstvenika sa Sveučilišta Harvard, koji predvodi astrofizičar Christopher Shallue, smatra da su reliktne čestice nastale Hawkingovim zračenjem imale značajan utjecaj na razvoj ranog svemira. Njihov model sugerira da je energija ispuštena isparavanjem primordijalnih crnih rupa ponovno zagrijala svemir odmah nakon inflacije, stvorivši ekstremno vruću plazmu. Kako se svemir hladio, nastale su prve atomske jezgre, a zatim i kemijski elementi potrebni za stvaranje zvijezda i galaksija.
No upravo su te reliktne čestice, posebno one koje se ponašaju kao topla tamna tvar, mogle usporiti formiranje galaktičkih struktura. Za razliku od hladne tamne tvari, čije su čestice spore i lako se grupiraju gravitacijom, čestice tople tamne tvari kreću se brže i zbog toga imaju poteškoća s akumulacijom u veću masu.
Znanstvenici ističu da bi masivne reliktne čestice mogle biti izravni predstavnici WIMP-ova. Kad se međusobno sudaraju, mogu proizvesti gama zrake — no zbog svoje slabe interakcije s ostalom materijom, i dalje su izvan dosega trenutnih instrumenata.
No međutim, što je s reliktnim česticama bez mase? Pretpostavlja se da su one završile u obliku kozmičkog zračenja, i da se možda i danas nalaze unutar kozmičke mikrovalne pozadine — ostataka najstarijeg zračenja u svemiru. Njihova detekcija zasad nije moguća, ali buduće misije i napredni teleskopi mogli bi omogućiti uvid u same početke svemira, čak 14 milijardi godina unatrag.
“Otkrivanje reliktnih čestica nastalih Hawkingovim zračenjem”, zaključuju autori studije, “bilo bi izuzetno važno ne samo za kozmologiju ranog svemira, već i za razvoj temeljne fizike čestica.”
🔵 Pridružite se razgovoru!
Imate nešto za podijeliti ili raspraviti? Povežite se s nama na Facebooku i pridružite se zajednici znatiželjnih istraživača u našem Telegram kanalu. Za najnovija otkrića i uvide, pratite nas i na Google Vijestima.
