TAMNA tvar, misteriozna materija koja svojom gravitacijom utječe na okolne objekte, ali ne emitira svjetlost, mogla bi se, prema novom istraživanju, sastojati od ogromnih nakupina drevnih crnih rupa stvorenih na samom početku svemira.

Stručnjaci su do tog zaključka došli nakon analize gravitacijskih valova u prostor-vremenu, nastalih nakon dva udaljena sudara crnih rupa i neutronskih zvijezda.

Valovi GW190425 i GW190814 otkriveni su 2019. godine. Prethodna analiza sugerirala je da su valovi nastali nakon sudara crnih rupa koje su 1.7 i 2.6 puta masivnije od našeg Sunca s manjom neutronskom zvijezdom ili puno većom crnom rupom.

No u tom slučaju bi jedan od sudionika u oba sudara trebala biti crna rupa solarne mase, odnosno ona s približnom masom Sunca, piše Live Science.

Posebna sorta crnih rupa

"Crne rupe sunčeve mase prilično su misteriozne jer ih ne predviđa konvencionalna astrofizika, za razliku od onih nastalih nakon supernove, odnosno eksplozije veće zvijezde" kazao je astrofizičar Volodymyr Takhistov sa Sveučilišta Kalifornija.

Naime, sve crne rupe za koje znamo u svemiru potječu od smrti masivnih zvijezda. A budući da su samo najmasivnije zvijezde dovoljno velike da na kraju svog života stvore crnu rupu, one mogu iza sebe ostaviti samo one crne rupe s masom koja je najmanje pet puta veća od Sunčeve.

Stručnjaci stoga smatraju kako postoji velika vjerojatnost da su u spomenutim sudarima sudjelovale primordijalne crne rupe koje su stvorene tijekom Velikog praska.

Druga mogućnost je da su te manje crne rupe nastale u kasnijem razdoblju svemira, nakon što se neutronska zvijezda pretvorila u crnu rupu, bilo proždiranjem primordijalnih crnih rupa ili putem apsorpcije tajanstvene tamne tvari.

Ako postoje, tu su od početka svemira

Ako primordijalne crne rupe uistinu postoje, one su većinom vjerojatno nastale u prvoj sekundi Velikog praska, prije oko 13.77 milijardi godina. Tada bi ih bilo u raznim veličinama - najmanja bi bila mikroskopska, a najveća desetke tisuća puta masivnija od našeg Sunca.

Znanstvenici su izračunali da bi one najmanje do sada "isparile" emitirajući kvantne čestice putem Hawkingove radijacije, tako da bi sada ostale samo one s masom većom od omanjeg asteroida.

U slučaju da zaista lutaju svemirom, astrofizičari smatraju da bi ove drevne crne rupe mogle sačinjavati neizmjerne haloe "tamne materije" koji okružuju galaksije.

Analiza gravitacijskih valova

Znanstvenici su htjeli vidjeti mogu li uočiti razlike između primordijalnih crnih rupa i onih koje su nastale od neutronskih zvijezda, kako bi mogli bolje odrediti što su zapravo ti objekti koji su 1.7 i 2.6 puta masivniji od našeg Sunca

Izračunali su da se zvijezde s masom manjom od približno pet sunčevih masa mogu urušiti u ultraguste neutronske zvijezde, koje će otprilike biti velike kao grad, a imati masu našeg Sunca. Prema toj teoriji, intenzivna gravitacija tih neutronskih zvijezda neprekidno bi privlačila čestice tamne tvari; a na kraju bi njihova gravitacija postala toliko snažna da bi se neutronska zvijezda i tamna materija zajedno urušile u crnu rupu.

Takhistov i njegovi kolege smatraju da bi crne rupe nastale iz neutronskih zvijezda morale slijediti istu raspodjelu masa neutronskih zvijezda iz kojih potječu, što ovisi o veličini njihovih matičnih zvijezda. Uzimajući to u obzir, analizirali su podatke pedesetak detekcija gravitacijskih valova i otkrili da u samo dva, GW190425 i GW190814, sudjeluju objekti s masama primordijalnih crnih rupa.

"Naravno, još uvijek je moguće da su u ta dva sudara sudjelovale neutronske zvijezde otkrivenih masa ili crne rupe nastale iz neutronskih zvijezda tih veličina, ali distribucija mase neutronskih zvijezda za koje se pretpostavlja da postoje u svemiru čini to malo vjerojatnim", napisali su znanstvenici.

Istraživanje naslova Test for the Origin of Solar Mass Black Holes objavljeno je u časopisu Physical Review Letters.