Fizičari sa Sveučilišta u Kaliforniji u Los Angelesu (UCLA) predložili su nove teorije o tome kako su nastale prve crne rupe i koju su ulogu mogle imati u proizvodnji teških elemenata poput zlata, platine i uranija.
Dva rada objavljena su u časopisu Physical Review Letters.
Pitanje koje dugo opstoji u astrofizici jest jesu li prve crne rupe u svemiru nastale neposredno nakon Velikog praska ili milijunima godina kasnije tijekom smrti najstarijih zvijezda.
Alexander Kusenko, profesor fizike na UCLA-u i student Eric Cotner razvili su uvjerljivo jednostavnu novu teoriju koja predlaže da su crne rupe mogle nastati vrlo brzo nakon Velikog praska, mnogo prije negoli su zvijezde počele sjajiti. Astronomi su prethodno predložili da bi tzv. primordijalne crne rupe mogle biti odgovorne za svu ili dio tajanstvene tamne tvari i da su možda postavile temelj formiranju supermasivnih crnih rupa koje postoje u središtima galaksija. Nova teorja predlaže da su primordijalne crne rupe pomogle stvoriti mnoge teže elemente koje nalazimo u prirodi.
Istraživači su počeli s obzirom na to da je ujednačeno polje energije proželo svemir odmah nakon Velikog praska. Znanstvenici očekuju su takva polja postojala u dalekoj prošlosti. Nakon što se svemir brzo proširio, ovo polje energije razdvojilo bi se u manje nakupine. Gravitacija bi uzrokovala privlačenje i stapanje ovih nakupina. Istraživači s UCLA-e predložili su da je mali dio ovih rastućih nakupina postao dovoljno gust da se pretvore u crne rupe.
Njihova hipoteza je prilično opća, rekao je Kusenko, i ne oslanja se na ono što je on nazvao “malo vjerojatnim slučajnostima” koje podupiru druge teorije primordijalnih crnih rupa.
Rad sugerira da je moguće tražiti primordijalne crne rupe astronomskim promatranjima. Jedna metoda uključuje mjerenje vrlo sitnih promjena u svjetlini zvijezde koje proizlaze iz gravitacijskih učinaka primordijalne crne rupe koja prolazi između Zemlje i te zvijezde. Ranije ove godine američki i japanski astronomi objavili su rad o svom otkriću jedne zvijezde u obližnjoj galaksiji koja je svijetlila i tamnila baš kao da je primordijalna crna rupa prolazila ispred nje.
Foto: Crna rupa zarobljena u neutronskoj zvijezdi. Alexander Kusenko/UCLA
U odvojenoj studiji Kusenko, Vladimir Takistov, postdoktorand na UCLA-u i George Fuller, profesor na Sveučilištu u Kaliforniji u San Diegu predložili su da primordijalne crne rupe imaju bitnu ulogu u formaciji teških elemenata poput zlata, srebra, platine i uranija, što se možda upravo događa u našoj galaksiji i u drugima.
Porijeklo ovih teških elemenata dugo je istraživačima bio misterij.
“Znanstvenici znaju da ovi teški elementi postoje, ali nisu sigurni gdje se ovi elementi formiraju”, rekao je Kusenko. “Ovo je bilo vrlo sramotno.”
Znanstvenici s UCLA-e predlažu da se primordijalna crna rupa povremeno sudaraju s neutronskom zvijezdom – rotirajući ostatak zvijezde veličine grada koji ostaje nakon eksplozije supernove – i tone u njene dubine.
Kad se to dogodi, kaže Kusenko, primordijalna crna rupa konzumira neutronsku zvijezdu iznutra, a to je proces koji traje oko 10 tisuća godina. Kako se neutronska zvijezda smanjuje, još se brže okreće, i u konačnici uzrokuje da se manji fragmenti odvoje i odlete. Ti fragmenti neutronima bogatog materijala mogli bi biti mjesta na kojima se neutroni stapaju u sve teže elemente, rekao je Kusenko.
No, vjerojatnost da će neutronska zvijezda zarobiti crnu rupu prilično je mala, rekao je Kusenko, što je u skladu s opažanjima da su samo neke galaksije obogaćene teškim elementima. Teorija da se primordijalne crne rupe sudaraju s neutronskim zvijezdama kako bi stvorile teške elemente objašnjava i opažen nedostatak neutronskih zvijezda u središtu naše galaksije, što je dugotrajni misterij u astrofizici.
