Sciencemag.cz
Doporučujeme
Nebo snad mohou podobně fungovat částice temné hmoty? Hypotetické spojení hned několika bizarních dějů.
S černými děrami je problém, respektive hned několik. Myslíme si, že snad nějak rozumíme vzniku černých děr z gravitačně zhroucených hvězd a obřím černým dírám v centrech galaxií. První problematickou kategorií jsou černé díry „střední“, tj. cca o hmotnosti nad 100 Sluncí. A teď byly – zřejmě – objeveny i černé díry ultralehké.
Hranicí mezi černými děrami a neutronovými hvězdami je podle dosavadních odhadů hmotnost asi 2,5 Sluncí, spíš víc.
Viz také: Největší neutronová hvězda? Nebo nejmenší černá díra?
Observatoř LIGO nedávno pozorovala gravitační vlny produkované černou dírou o hmotnosti 2,6 Sluncí (událost GW190814). Je možné, že se jedná i o neutronovou hvězdu, pokud ale opravdu jde o černou díru, moc se nesedí. Nabízí se zajímavé vysvětlení.
Tato černá díra by mohla vzniknout velmi exotickým procesem z ještě menší černé díry z raného vesmíru. Tyto primordiální černé díry, starší než galaxie, by navíc mohly nějak přispívat i k temné hmotě.
Pokud neutronová hvězda zachytí nějakou z těchto černých děr (o hmotnosti asi výrazně menší než Slunce), ta jí může (poznámka: jak rychle?) „vyžrat“ zevnitř, respektive přeměnit na černou díru. Dostaneme tak černou díru nezvykle malé hmotnosti, která by se klasickým gravitačním zhroucením hvězdy na konci jejího života vytvořit neměla.
Neutronová hvězda navíc nemusí pohltit jen černou díru. Mohou se v ní, praví některé další modely, hromadit i jiné formy (částice) temné hmoty a opět ji zevnitř přeměňovat, výsledkem zase bude černá díra nezvykle malé hmotnosti.
Tyto možnosti nyní zkoumala studie, kterou vedli Volodymyr Takhistov, George M. Fuller a Alexander Kusenko (zúčastnění instituce: mj. Kavli Institute, University of California, San Diego a University of California, Los Angeles). Autoři této práce tvrdí, že pokud by lehké černé díry vznikaly z neutronových hvězd působením temné hmoty (ať už v podobě malé primordiální černé díry, nebo akumulací částic temné hmoty), pak by jejich hmotnosti měly odpovídat distribuci hmotnosti neutronových hvězd. Závěr z toho všeho má být, že eventuální černé díry o hmotnosti 2,5 Sluncí z neutronových hvězd spíš nevznikají, ale mohlo by jít rovnou o primordiální černé díry z raného vesmíru. Tedy zase primordiální černé díry o jiných hmotnostech, než ty „vyžírací“.
Nemusíme ale jen teoretizovat. Přeměny neutronových hvězd na černé díry snad po sobě zanechávají i pozorovatelné „podpisy“. Mohlo by souviset např. s přebytkem gama záření o energiích 511 keV, který pozorujeme ve středu Mléčné dráhy. Při těchto procesech by se také mohlo vytvářet např. zlato, uran a další těžké prvky.
Volodymyr Takhistov et al, Test for the Origin of Solar Mass Black Holes, Physical Review Letters (2021). DOI: 10.1103/PhysRevLett.126.071101
Zdroj: Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe / Phys.org
Na téma (hypotetického) vztahu černých děr a temné hmoty viz také:
Obří černé díry mohou vznikat z temné hmoty
