Naukowcy z NASA przypuszczają, że nowy teleskop kosmiczny znajdzie czarne dziury „wagi piórkowej”

Grupa naukowców z NASA prognozuje, że Teleskop Kosmiczny Nancy Grace Roman, który ma zostać wystrzelony w 2027 roku i umieszczony w punkcie libracyjnym L2, może odnaleźć czarne dziury o niezwykle niskiej masie, w tym o masie Ziemi. Odkrycie takich czarnych dziur byłoby niezwykle ważnym krokiem w rozwoju astronomii i fizyki cząstek, gdyż tego typu obiekty nie mogą powstać w ramach żadnego znanego nam procesu fizycznego, mówi William DeRocco, główny autor nowych badań. Jeśli je znajdziemy, wstrząśniemy fizyką teoretyczną, dodaje.

Najmniejsze ze znanych nam obecnie czarnych dziur powstają w wyniku zapadnięcia się gwiazd, które zużyły całe swoje paliwo. Istnieje jednak granica masy. Gwiazda, z której powstaje czarna dziura, musi mieć masę co najmniej 8-krotnie większą, od masy Słońca. Z lżejszych gwiazd powstają białe karły lub gwiazdy neutronowe.

Jednak fizycy przypuszczają, że na początku istnienia wszechświata mogły istnieć warunki pozwalające na tworzenie się bardzo lekkich czarnych dziur. Średnica horyzontu zdarzeń czarnej dziury o masie Ziemi wynosiłaby mniej niż 2 centymetry. Na początku wszechświata bowiem, podczas krótkiej fazy zwanej inflacją kosmologiczną, wszechświat rozszerzał się szybciej niż prędkość światła. Obszary, które były gęstsze niż otoczenie, mogły się zapadać, tworząc pierwotne czarne dziury o niskiej masie. Najmniejsze z nich powinny wyparować, zanim wszechświat osiągnął obecny wiek. Jednak te o masie podobnej do masy Ziemi powinny przetrwać do naszych czasów.

Ich odkrycie miałoby olbrzymie znaczenie. ƒWpłynęłoby na nasze rozumienie wielu rzeczy, od tworzenia się galaktyk, przez skład ciemnej materii, po historię kosmosu. Znalezienie ich i potwierdzenie, że to właśnie one będzie trudne, a astronomowie będą musieli zebrać dużo przekonujących dowodów. Ale gra warta jest świeczki, mówi Kailash Sahu ze Space Telescope Science Institute, który nie był zaangażowany w omawiane badania.

Już obecnie wyniki niektórych obserwacji wskazują, że tego typu czarne dziury mogą podróżować po wszechświecie. Oczywiście nie możemy ich bezpośrednio zobaczyć, ale jesteśmy w stanie obserwować wywoływane przez nie zniekształcenia czasoprzestrzeni. Objawiają się one w postaci mikrosoczewkowania gwiazd w tle. Takie przypadki mikrosoczewkowania zaobserwowano w danych z projektów MOA (Microlensing Observations in Astrophysics) oraz OGLE (Optical Gravitational Lensing Experiment). Wynika z nich, że w przestrzeni kosmicznej znajduje się zaskakująco dużo izolowanych obiektów o masie Ziemi. Oczywiście teorie formowania się planet dopuszczają istnienie samotnych planet, które nie są powiązane z żadną gwiazdą i swobodnie się przemieszczają. Jednak z danych MOA i OGLE wynika, że liczba takich obiektów jest większa, niż szacowana liczba planet swobodnych. Na podstawie izolowanych obserwacji nie jesteśmy w stanie stwierdzić, czy do mikrosoczewkowania doszło z powodu samotnej planety czy czarnej dziury o masie Ziemi. Jednak naukowcy uważają, że Teleskop Roman zarejestruje aż 10-krotnie więcej tego typu obiektów niż teleskopy naziemne i na podstawie obliczeń statystycznych będziemy mogli obliczyć, czy udało się zauważyć niezwykle lekkie czarne dziury.

Jeśli astronomowie rzeczywiście je znajdą, potwierdzą istnienie okresu inflacji kosmologicznej czy też będą w stanie wyjaśnić, dlaczego zauważyliśmy dotychczas tak niewiele ciemnej materii, mimo że stanowi ona niemal 27% masy wszechświata.

Naukowcy z NASA przypuszczają że nowy teleskop kosmiczny znajdzie czarne dziury „wagi piórkowej”