Prapoczątkowe czarne dziury (PBH) przyciągają coraz większą uwagę fizyków, głównie ze względu na potencjalny związek z ciemną materią, która stanowi 85% masy wszechświata. Odkrycie PBH mogłoby być przełomem na poziomie Nagrody Nobla w dziedzinie astrofizyki.
Dr Marcos Flores z Sorbony i dr Alexander Kusenko z UCLA przedstawili w nowym artykule kilka teorii na temat formowania się PBH i możliwości ich wykrycia nawet przy użyciu współczesnego sprzętu. Typowa czarna dziura powstaje przez zapadanie się supermasywnych gwiazd, ale PBH musiały powstać przed pojawieniem się takich gwiazd, stosując inny mechanizm.
Autorzy artykułu szczegółowo analizują proces formowania PBH, obejmujący matematyczne rozważania asymetrii cząstek i ich związki z innymi modelami fizyki cząstek. Do wykrywania PBH można użyć obserwacji utraty momentu obrotowego, które polegają na obserwacji „hal” cząstek krążących szybko we wczesnym wszechświecie. Jeśli ich rotacja gwałtownie zwolni, może to wskazywać na formowanie się PBH, które wyciągają energię z tego ruchu obrotowego.
Innym sposobem jest obserwacja fal grawitacyjnych. Chociaż nie jest całkowicie pewne, czy formowanie PBH może prowadzić do powstawania fal grawitacyjnych, artykuł przedstawia ramy teoretyczne, które mogą prowadzić do tej teorii. Supersymetria jest jednym z modeli, w których wczesny wszechświat mógł tworzyć PBH generujące fale grawitacyjne, wykrywalne przez nową generację detektorów fal grawitacyjnych.
Kolejnym sposobem na wykrycie PBH jest obserwacja soczewkowania grawitacyjnego. Eksperymenty takie jak Optical Gravitational Lensing Experiment (OGLE) i Hyper Suprime-Cam (HSC) na teleskopie Subaru zauważyły mikrosoczewkowanie grawitacyjne, gdzie nie ma znanych masowych obiektów, które mogłyby to spowodować. PBH, które byłyby niewidoczne dla tych teleskopów, mogą być jednym z wyjaśnień, chociaż inne muszą być najpierw wykluczone.
Naukowcy przedstawiają także inne teorie możliwego wykrycia PBH, w tym obserwację interakcji „Q-balls” – teoretycznych dużych „kulek” materii, które mogłyby potencjalnie formować PBH.
Pomimo wielu pytań, które nadal otaczają te tajemnicze obiekty, jeśli istnieją, mogłyby odpowiedzieć na wiele z nich. Jednakże potrzeba więcej danych, aby udowodnić to bez żadnych wątpliwości. Eksperymentatorzy już pracują nad rozwojem nowych, lepszych detektorów, które mogą pomóc w poszukiwaniach PBH. Jeśli one faktycznie istnieją, to tylko kwestia czasu, zanim zostaną odkryte.
Źródło: Universe Today
