Sciencemag.cz
Doporučujeme
V hypotetickém scénáři by malé primordiální černé díry mohly být zachyceny nově vznikajícími hvězdami. Mezinárodní tým pod vedením vědců z Ústavu Maxe Plancka pro astrofyziku nyní modeloval vývoj těchto tzv. Hawkingových hvězd a zjistil, že mohou mít překvapivě dlouhou životnost a v mnoha ohledech se podobají normálním hvězdám. Příslušná studie byla publikována v The Astrophysical Journal.
Pokud by se nám podařilo identifikovat takové hvězdy, mohli bychom tak z druhé strany dokázat existenci prvotních černých děr a zkoumat jejich roli jako složky temné hmoty.
Základem studie je myšlenkový experiment: Předpokládáme-li, že těsně po velkém třesku vzniklo velké množství velmi malých černých děr (tzv. primordiální černé díry), některé z nich mohly být zachyceny při vzniku nových hvězd. Jak by to ovlivnilo hvězdu během jejího života? Jedná se spíše o „logické cvičení“, vůbec nevíme, zda nějaké primordiální černé díry existují nebo kdy existovaly.
Primordiální černé díry mohly vzniknout ve velmi raném vesmíru s širokou škálou hmotností, od některých malých jako asteroid až po tisíce hmotností Slunce. Mohly by představovat důležitou složku temné hmoty a také být zárodkem supermasivních černých děr v centru dnešních galaxií.
S velmi malou pravděpodobností by nově vznikající hvězda mohla zachytit černou díru o hmotnosti asteroidu nebo malého měsíce, která by se pak dostala do středu hvězdy. Taková hvězda se nazývá Hawkingova hvězda; Stephen Hawking tuto myšlenku poprvé navrhl v článku v 70. letech.
Černá díra v centru takové Hawkingovy hvězdy by rostla jen pomalu, protože příliv plynu, který by černou díru živil, je brzděn zářením hvězdy.
Mezinárodní tým vědců nyní modeloval vývoj takové hvězdy s různými počátečními hmotnostmi černé díry a s různými modely akrece hvězdného centra. Jejich výsledek je překvapivý: když je hmotnost černé díry malá, hvězda je v podstatě k nerozeznání od normální hvězdy. „Naše Slunce by mohlo mít ve svém středu černou díru o hmotnosti planety Merkur, aniž bychom si toho všimli,“ uvádí dokonce spoluautor studie Earl Patrick Bellinger (Max Planck Society/Yale University)
Hlavní rozdíl mezi takovou Hawkingovou hvězdou a normální hvězdou by byl v blízkosti jádra, které by se stalo konvektivním v důsledku akrece na černou díru. To by nezměnilo vlastnosti hvězdy na jejím povrchu a naše současné techniky by to nezaznamenaly. Mohlp by to však být detekovatelné pomocí relativně nového oboru asteroseismologie, kde astronomové ke zkoumání nitra hvězdy využívají akustické oscilace.
Také v pozdějším vývoji Hawkingových hvězd, ve fázi rudého obra, by mohla černá díra vést k charakteristickým signaturám. Díky připravovaným projektům, jako je PLATO, by takové objekty mohly být objeveny. K určení důsledků umístění černé díry do hvězd různých hmotností a s různým chemických složením (podíl těžkých prvků) jsou však zapotřebí další simulace.
Slunce je ovšem jako hostitel černé díry nepříliš pravděpodobné. Existují důvody domnívat se, že Hawkingovy hvězdy by se nejspíš vyskytovaly v kulových hvězdokupách a ultra slabých trpasličích galaxiích.
Earl P. Bellinger et al, Solar Evolution Models with a Central Black Hole, The Astrophysical Journal (2023). DOI: 10.3847/1538-4357/ad04de
Zdroj: Max Planck Society / Phys.org, přeloženo / zkráceno
