Primordijalne crne rupe predložene su još sedamdesetih godina kao hipotetski ostaci ranog svemira, nastali neposredno nakon Velikog praska. Za razliku od crnih rupa koje danas nastaju kolapsom masivnih zvijezda, te drevne verzije mogle su imati najrazličitije mase, od mikroskopskih do golemih. Prepoznati njihove tragove značilo bi otvoriti jedinstven pogled na prve trenutke kozmosa i procese koji su oblikovali kasniji razvoj svemira.
Tim koji stoji iza kineskog opservatorija LHAASO, smještenog na visoravni Haizi proveo je dosad najopsežniju potragu za kratkim bljeskovima gama-zraka koji bi mogli označavati završnu fazu isparavanja takvih objekata. Rezultati, objavljeni u časopisu Physical Review Letters, postavljaju najstrože granice do sada na broj primordijalnih crnih rupa koje su se mogle formirati u ranom svemiru.
Houbing Jiang, jedan od suautora, kaže da bi primordijalne crne rupe mogle objasniti nekoliko dugotrajnih kozmoloških pitanja. Za Phys.org je rekao da se takvi objekti smatraju mogućim kandidatom za tamnu tvar i početkom supermasivnih crnih rupa. Dodao je i da su posljednjih godina često u središtu rasprava, jer bi mogli biti povezani s nekim gravitacijskim valovima koje su registrirali LIGO i Virgo. Prema njegovim riječima, potvrda njihova postojanja donijela bi vrijedne informacije o najranijim fazama svemira.
Kako je LHAASO tragao za završnim bljeskovima
LHAASO je opservatorij osmišljen za otkrivanje gama-zraka koji u atmosferi Zemlje stvaraju kaskade čestica, takozvane zračne pljuskove. Zahvaljujući širokom vidnom polju, velikoj osjetljivosti i gotovo neprekidnom radu, pogodan je za potragu po cijelom nebu za kratkim i iznenadnim signalima.
Jiang objašnjava da široko vidno polje, velika osjetljivost i gotovo neprekidan rad čine opservatorij posebno pogodnim za potragu po cijelom nebu za kratkim signalima koji bi mogli nastati u završnoj fazi života primordijalnih crnih rupa. Prema teorijskim procjenama, one s početnom masom oko jednog grama imaju životni vijek sličan starosti svemira i upravo bi danas ulazile u završno isparavanje povezano s Hawkingovim zračenjem.
Znanstvenici su analizirali podatke koje je detektor Water Cherenkov prikupio između ožujka 2021. i srpnja 2024. Tražili su kratke, nagle bljeskove visokoenergetskih gama-zraka koji traju manje od stotinjak sekundi i čiji bi profil odgovarao teorijskim modelima posljednjeg kolapsa takvih drevnih objekata. Budući da se točan položaj mogućeg bljeska ne može unaprijed odrediti, potraga zahtijeva instrument koji u svakom trenutku prati vrlo velik dio neba.
Nova ograničenja i put prema budućim istraživanjima
U prikupljenim podacima nisu pronašli bljesak koji bi se mogao povezati s primordijalnim crnim rupama, no zato su uspjeli postaviti najstrože dosadašnje granice na njihovu učestalost u našoj kozmičkoj okolini. Prema izračunima, takvi se događaji ne zbivaju češće od 181 puta godišnje u kubnom parseku prostora, što odgovara volumenu širokom nešto više od tri svjetlosne godine.
Jiang kaže da je riječ o najpreciznijoj gornjoj granici do sada, osjetljivijoj više od reda veličine u odnosu na prijašnja mjerenja. Takav rezultat snažno sužava teorijske modele koji pokušavaju opisati rani svemir i tamnu tvar, jer velik dio predloženih parametara više ne izdržava usporedbu s opažanjima.
Zaključci upućuju na to da primordijalne crne rupe vrlo vjerojatno ne čine značajan udio tamne tvari. Istodobno, postavljene granice poslužit će kao važan temelj za sve daljnje potrage i za preciznije rekonstrukcije uvjeta koji su vladali u najranijim fazama kozmosa.
Najveći izazov ostaje snažna pozadina kozmičkih zraka koja može prikriti rijetke gama-signale. Jiang kaže da će daljnji rad biti usmjeren na njezino smanjivanje korištenjem naprednih računalnih algoritama kako bi se podaci što bolje pročistili. U opservatoriju je u tijeku i izgradnja velikog sustava Čerenkovljevih teleskopa, koji bi trebao znatno poboljšati razlikovanje između gama-zraka i protona te omogućiti preciznije određivanje položaja izvora.
Nove nadogradnje LHAASO-a trebale bi otvoriti širok prostor za još osjetljivije pretrage i omogućiti razotkrivanje nekih od najekstremnijih procesa u suvremenoj astrofizici.
Ivan je novinar i autor koji piše o znanosti, svemiru i povijesti. Gostuje kao stručni sugovornik na Science Discovery i History Channelu te piše za Večernji list. Osnivač je Kozmos.hr, prvog hrvatskog portala posvećenog popularizaciji znanosti.
