Sciencemag.cz
Doporučujeme
V nové studii fyzikové z MITu a dalších institucí navrhují, že pokud většinu temné hmoty ve vesmíru tvoří mikroskopické primordiální černé díry vzniklé v 1. sekundě po velkém třesku, pak by se tyto objekty měly alespoň jednou za deset let přiblížit ke Sluneční soustavě. Vědci předpokládají, že takový průlet by vnesl do oběžné dráhy Marsu rozkolísání, které by (poznámka: subjektivně kupodivu) dnešní technologie skutečně dokázaly odhalit.
Taková detekce by mohla podpořit myšlenku, že primordiální černé díry jsou hlavní nebo alespoň významnou temné hmoty v celém vesmíru.
Spoluautor studie David Kaiser uvádí, že vzhledem k desítkám let přesné telemetrie známe vzdálenost mezi Zemí a Marsem s přesností asi 10 centimetrů. Dokážeme tedy zaznamenat i malý efekt.
Samotná myšlenka existence černých děr tohoto typu není nijak nová, objevila se již v 70. letech 20. století. V poslední době se k ní astrofyzikové vracejí hlavně proto, že převládla teorie temné hmoty a současně se ale nepodařilo temnou hmotu najít v jiné podobě (exotické částice apod.). Primordiální černé díry tohoto typu by vznikly kolapsem hustých kapes plynu (poznámka: jestli nám jde opravdu o 1 s po velkém třesku, pak možná označení plyn už je spíš zavádějící) ve velmi raném vesmíru a při jeho rozpínání a ochlazování by se rozptýlily po celém vesmíru.
Většina těchto prvotních černých děr mohla mít velikost atomu a hmotnost jako největší asteroidy. Bylo by tedy myslitelné, že by takoví malí obři mohli působit gravitační silou, která by mohla vysvětlit alespoň část temné hmoty. Prý se na to autorů studie každý ptal: Kdyby taková černá díra proletěla ve vzdálenosti 1 metru od člověka, gravitační efekt by ho během jediné sekundy odstrčil o 6 metrů. Takový scénář nicméně není vůbec pravděpodobný, alespoň podle nové studie (poznámka: a nakonec i empiricky se nedá, že bychom něco takového kolem sebe pozorovali).
V nové studii vědci odhadli, jak by průlet černé díry mohl ovlivnit mnohem větší tělesa, jako je Země a Měsíc. Hypotetický vliv na Měsíc ovšem nebyl příliš přesvědčivý
Aby si tým udělal jasnější obrázek, vytvořil relativně jednoduchou simulaci Sluneční soustavy, která zahrnuje dráhy a gravitační interakce mezi všemi planetami a některými největšími měsíci. Rychlost, jakou by měla primordiální černá díra procházet Sluneční soustavou, se stanovila na základě množství temné hmoty, které se podle odhadů nachází v dané oblasti vesmíru. Dále se do modelu zahrnula hmotnost procházející černé díry, o níž se v tomto případě předpokládá, že je stejně hmotná jako největší asteroidy ve Sluneční soustavě (viz výše).
Primordiální černé díry nejsou součástí Sluneční soustavy, ale při svém náhodném „poletování“ by se do její vnitřní části mohly dostat zhruba jednou za 10 let (pod náhodným úhlem, nikoliv v rovině oběhu planet). V provedených simulacích se jejich rychlost brala asi 250 km/s. Vědci zjistili, že pokud by primordiální černá díra prošla ve vzdálenosti několika set milionů kilometrů od Marsu, setkání by vyvolalo malou odchylku dráhy planety. Během několika let po takovém setkání by se dráha Marsu měla posunout asi o metr. (Poznámka: i když samozřejmě, proč bychom to měli dokázat detektovat spíše u Marsu než u Měsíce…?)
Pokud by bylo takové „kývání“ zjištěno, stále by ale bylo potřeba dokázat, že pochází od prolétající černé díry, a ne od běžného asteroidu. Nicméně samotná myšlenka, že nejbližší černá díra se nachází mnohem blíže, než bychom čekali, je poměrně přitažlivá, to dodávají i fyzikové, kteří se na původní studii nepodíleli. Nicméně abychom takový efekt dokázali zachytit, to by podle nich vyžadovalo mít i nemalou dávku štěstí.
Tung X. Tran et al, Close encounters of the primordial kind: a new observable for primordial black holes as dark matter, Physical Review D (2024).
https://journals.aps.org/prd/abstract/10.1103/PhysRevD.110.063533
arxiv.org/abs/2312.17217
Zdroj: Massachusetts Institute of Technology / MIT News / Phys.org
Jen okamžitá úvaha:
Kdyby ta černá díra prolétla 100 miliónů kilometrů od Měsíce, tak by asi gravitačně interagovala s celou soustavou Země-Měsíc a protože ta je zhruba desetkrát hmotnější než Mars, byl by efekt desetinový. Pokud by měla interagovat jen s Měsícem, tak by se musela trefit mnohem přesněji, a to je asi mnohem méně pravděpodobné.