Starověké černé díry mohly přežít kosmickou éru před Velkým třeskem

Nový model kosmického odrazu naznačuje, že pozůstatky vesmíru z doby před Velkým třeskem mohou existovat dodnes. Co když jsou některé z nejstarších objektů ve vesmíru ve skutečnosti starší než samotný Velký třesk?

Nová studie z University of Portsmouth naznačuje, že starověké černé díry mohly přežít z doby před vznikem vesmíru, jak ho známe. Tyto hypotetické pozůstatky, popisované jako „kosmické fosilie“, mohly projít dramatickou kosmickou transformací a mohou být dodnes rozptýleny po celém vesmíru. Pokud existují, mohly by pomoci vyřešit jednu z největších záhad astronomie: identitu temné hmoty, neviditelné substance, která zdánlivě převažuje nad běžnou hmotou a formuje růst galaxií.

Výzkum zpochybňuje konvenční názor, že vše začalo jediným Velkým třeskem. Místo toho zkoumá scénář „odrazu“, ve kterém se vesmír kdysi smršťoval, než se obrátil k expanzi, kterou pozorujeme dnes. Některé struktury mohly tento přechod přežít a nést informace z kosmické éry, která předcházela nejstaršímu pozorovatelnému světlu vesmíru.

Zpochybnění standardního Velkého třesku
Profesor Enrique Gaztañaga, hlavní autor studie z Institutu kosmologie a gravitace University of Portsmouth a Institutu vesmírných věd v Barceloně, uvedl: „Kosmologové téměř století sledují historii vesmíru zpět k jedinému dramatickému okamžiku známému jako Velký třesk. Ve standardním obrazu se prostor a čas vynořily z extrémně horkého a hustého stavu asi před 13,8 miliardami let, po kterém následovaly miliardy let kosmické expanze a formování galaxií.“

„Tento model byl pozoruhodně úspěšný. Vysvětluje kosmické mikrovlnné pozadí – slabé záření, které zbylo z raného vesmíru – a přesně předpovídá, jak jsou galaxie rozloženy napříč obrovskými kosmickými vzdálenostmi.“

„Některé z nejhlubších záhad fyziky však zůstávají nevyřešeny. Stále nevíme, co spustilo Velký třesk, proč vesmír začal v tak zvláštním stavu, co způsobilo krátký výbuch rychlé expanze známý jako inflace, ani co je neviditelná „temná hmota“, která převažuje nad běžnou hmotou asi pětkrát.“

„Náš výzkum zkoumá možnost, která by mohla propojit několik z těchto hádanek: vesmír možná vůbec nezačal jediným třeskem, ale místo toho vznikl z kosmického odrazu napodobujícího inflaci, přičemž některé z nejstarších objektů ve vesmíru potenciálně přežily jako pozůstatky z doby před ním.“

Na připojeném obrázku je vesmír černé díry: gravitační kolaps velkého oblaku hmoty vede k jeho odskoku a následné expanzi. Vzniká černá díra o velikosti vesmíru spolu s menšími reliktními černými dírami, které by mohly být základem temné energie a temné hmoty.

Podle výzkumníků se některé černé díry mohly vytvořit před odrazem a přetrvávat během přechodu do rozpínajícího se vesmíru. Tyto starověké objekty by mohly ovlivňovat strukturu a vývoj galaxií i o miliardy let později.

Další černé díry se mohly vytvořit krátce po odrazu. V tomto scénáři by neobvykle velké fluktuace hustoty v raném vesmíru vytvořily husté koncentrace hmoty, které by se snáze zhroutily vlivem gravitace, což by napomohlo vzniku černých děr a dalších velkých kosmických struktur v rané fázi vesmíru.

Vesmír, který se odráží, místo aby začínal
V Einsteinově teorii obecné relativity je Velký třesk spojován se singularitou, stavem, kdy se hustota stává nekonečnou a známé fyzikální zákony již neplatí. Mnoho fyziků to považuje za důkaz, že současné teorie nemohou plně popsat nejranější okamžiky vesmíru.

Jednou z navrhovaných alternativ je kosmologie odrazu. V tomto modelu vesmír začíná jako obrovský oblak, který se smršťuje, než obrátí směr a znovu se rozpíná. Místo dosažení nekonečné singularity dosahuje extrémně vysoké, ale konečné hustoty, než se odrazí zpět.

Profesor Gaztañaga k tomu dodal: „Singularity často signalizují, že náš teoretický popis dosáhl svých limitů. Odraz poskytuje vesmíru způsob, jak přejít z kontrakce do expanze, aniž by to vyžadovalo novou exotickou fyziku.“

Vysvětlení inflace, temné energie a temné hmoty
Tým tvrdí, že takový odraz by mohl přirozeně vyplynout z kvantové fyziky. Při extrémně vysokých hustotách mohou kvantové efekty generovat tlak, který brání neomezenému stlačování hmoty, což je proces, o kterém je již známo, že stabilizuje husté objekty, jako jsou bílí trpaslíci a neutronové hvězdy, a reprodukuje inflační fázi expanze.

V novém modelu by stejný typ kvantového tlaku mohl působit v celém vesmíru. S postupující kontrakcí by tento tlak mohl zastavit kolaps a spustit obnovenou expanzi.

Výzkumníci naznačují, že tento mechanismus by mohl také řešit dvě hlavní kosmologické hádanky. Mohl by pomoci vysvětlit inflaci, období rychlé a pozoruhodně rovnoměrné expanze v raném vesmíru. Může také nabídnout náhled do současného zrychlení kosmické expanze, které se běžně připisuje temné energii.

Jednou obzvláště zajímavou předpovědí je, že některé struktury vytvořené během fáze smršťování mohly přežít odraz. Výpočty týmu naznačují, že kompaktní objekty větší než asi 90 metrů by mohly projít přechodem a objevit se v rozpínajícím se vesmíru.

Mezi potenciální pozůstatky patří gravitační vlny, fluktuace hustoty a starověké černé díry. Tyto přeživší černé díry by také mohly souviset s temnou hmotou. Pokud se jich během odrazu vytvořilo dostatečné množství, mohly by tvořit podstatnou část temné hmoty, nebo možná i celou.

Stopy v raném vesmíru
Model by také mohl pomoci vysvětlit nedávná pozorování neočekávaně hmotných objektů v mladém vesmíru, často označovaných jako „malé červené tečky“, provedená vesmírným dalekohledem Jamese Webba (JWST). Mnoho astronomů se domnívá, že tyto zdroje jsou spojeny s rychle rostoucími černými dírami, které se objevily překvapivě brzy v historii kosmu.

„Pokud by masivní černé díry existovaly již bezprostředně po odrazu, raný vesmír by nemusel při budování prvních galaxií začínat od nuly,“ řekl Gaztañaga.

Teorie nabízí několik způsobů, jak ověřit své předpovědi. Budoucí pozorování by mohla hledat reliktní gravitační vlny z dřívější kosmické éry nebo jemné podpisy v kosmickém mikrovlnném pozadí, které uchovávají důkazy o podmínkách před Velkým třeskem.

„Na ověření těchto myšlenek zbývá ještě mnoho práce,“ dodal Gaztañaga. „Pokud by ale vesmír skutečně zažil odraz, tmavé struktury, které dnes formují galaxie, by mohly být pozůstatky kosmické epochy, která předcházela Velkému třesku.“

Zdroj: https://scitechdaily.com/ancient-black-holes-may-have-survived-a-cosmic-era-before-the-big-bang/

autor: František Martinek