Sciencemag.cz
Doporučujeme
Méně než sekundu po velkém třesku mohlo dojít ke kondenzaci částic do haló hmoty, tato haló se mohla zhroutit a vytvořit první černé díry, bosonové hvězdy a takzvané kanibalské hvězdy. To je závěr nové studie, kterou provedl tým vědců z SISSA—Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati ve spolupráci s INFN, IFPU a Varšavskou univerzitou.
Vědci vyšli z hypotézy, navržené některými kosmologickými modely, že v nejranějších fázích vesmíru existovala krátká éra, v níž dominovala hmota (Early Matter-Dominated Era, EMDE). Autoři studie dále zkoumali, jak mohly její částice vzájemně interagovat, a zjistili, že takové interakce mohly vést k překvapivé rozmanitosti kosmických objektů. Studie tak ukazuje, že i v prvních okamžicích po velkém třesku mohl být vesmír již dějištěm bohatých a komplexních fyzikálních jevů.
Díky nedávným pokrokům v kosmologii je možné podrobně rekonstruovat historii vesmíru, od rychlého počátečního rozpínání (inflace) až po první nukleosyntézu, tedy vznik prvních atomových jader těžších než vodík, k němuž došlo mezi 10 sekundami a 20 minutami po velkém třesku. Mezidobí však zůstává z velké části neprozkoumané. Zajímavou možností podle nové studie je, že během tohoto intervalu vesmír dočasně ovládala hmota. V tomto scénáři se mohou přirozeně tvořit halové struktury hmoty. Pokud by navíc částice mohly vzájemně interagovat, mohly by tyto interakce vést k gravitačně-tepelnému kolapsu, jehož výsledkem by byly kompaktní objekty, jako jsou černé díry a jiné exotické kosmické struktury.
Mezi těmito kompaktními objekty by podle výzkumníků mohly vzniknout tzv. kanibalské hvězdy. Podobají se tradičním hvězdám, ovšem s tím rozdílem, že jejich energií je poháněna samozničením (anihilací) částic namísto jaderné fúze. Mohly se vytvářet rovněž bosonové hvězdy. Tyto hvězdy mohly obývat nově vzniklý vesmír pouze několik sekund, než se dále zhroutily do primordiálních černých děr. Alternativně mohly primordiální černé díry vznikat přímo z kolapsu hmotných hal.
Podle studie měla haló vytvořená během fáze EMDE relativně malou hmotnost (menší než 10 na 25 kg) a po gravitačním kolapsu mohly vytvořit ještě menší primordiální černé díry. V některých scénářích by se mohly tvořit primordiální černé díry i o hmotnosti asteroidů, které by potenciálně mohly představovat veškerou temnou hmotu ve vesmíru. Některé se mohly rychle vypařit a zmizet ještě před počátkem nukleosyntézy.
„Bylo by zajímavé prozkoumat možný vznik kanibalských a bosonových hvězd i v současném vesmíru, opět prostřednictvím kolapsu samovolně interagujících hal temné hmoty,“ dodávají autoři studie.
Pranjal Ralegankar et al, Gravothermalizing into primordial black holes, boson stars, and cannibal stars, Physical Review D (2025). DOI: 10.1103/xpwl-w5zk. On arXiv: DOI: 10.48550/arxiv.2410.18948
Zdroj: International School of Advanced Studies (SISSA) / Phys.org, přeloženo / zkráceno
