Czarne dziury są jednymi z najbardziej tajemniczych obiektów we wszechświecie. Mimo, że John Michell postulował ich istnienie już pod koniec XVIII wieku, od teorii względności Einsteina raczej jednogłośnie uznawało się ich istnienie, a teraz mamy nawet obserwacyjne dowody na potwierdzenie ich istnienia (niedawno przecież doszło do wykrycia fal grawitacyjnych wywołanych przez zderzenie się dwóch czarnych dziur) nadal nie wiemy, jak dokładnie powstają, ani też co dzieje się w ich wnętrzach.

Artykuł napisała Aleksandra Bochenek.

Wiemy, że wnętrza masywnych gwiazd mogą być pod tak dużym ciśnieniem, że w końcu zapadają się w sobie, tworząc czarne dziury. Wiemy też, że zaraz po Wielkim Wybuchu we wszechświecie panowały zupełnie inne warunki niż teraz – być może wówczas czarne dziury (tzw. pierwotne czarne dziury) też powstawały. Pierwszy opisał je Stephen Hawking, stwierdzając również, że nie musiałyby być one wcale bardzo masywne [1].

Naukowcy z UCLA w opublikowanym niedawno w Physical Review Letters artykule prezentują teorię, która mogłaby wyjaśnić sposób formowania się pierwszych czarnych dziur, a przy okazji też powstawanie w młodym kosmosie pierwiastków cięższych od żelaza. Zakłada ona, że wszechświat w pierwszych chwilach po Wielkim Wybuchu był wypełniony jednorodnym polem energii. Po tym, jak rozszerzył się do wystarczająco dużych rozmiarów, to pole mogło podzielić się na małe „grudki”. Dzięki grawitacji owe grudki zaczęły się przyciągać i łączyć, a niektóre powstałe w wyniku tego twory mogły być na tyle gęste, że zapadały się, dając początek czarnym dziurom. Kusenko, bo tak ma na nazwisko naukowiec, który te badania prowadził, razem z Volodymyrem Takhistovem i Georgem Fullerem uważają, że jeśli pierwotna czarna dziura napotkałaby na swojej drodze gwiazdę neutronową i połączyłaby się z nią, mogłoby się to skutkować produkcją wielu ciężkich pierwiastków.

Grafika opisująca mechanizm ,ożliwego zjawiska przechwytywania czarnych dziur przez gwiazdy neutronowe.

Czarna dziura pochłaniałaby gwiazdę od środka przez ok. 10 tys. lat. Sama gwiazda, która wcześniej już obracała się bardzo szybko (typowa gwiazda neutronowa może obracać się parę razy na sekundę, najszybsza dotąd znana – 716 razy na sekundę), zaczęłaby kręcić się jeszcze szybciej – aż jej kawałki oderwałyby się z powierzchni i wyleciały w przestrzeń kosmiczną.

Według Kusenki prawdopodobnie byłoby to środowisko, w którym mogłyby tworzyć się ciężkie pierwiastki. Naukowiec sam jednak przyznaje że prawdopodobieństwo takiego zderzenia jest bardzo małe. Chociaż zgadzałoby się to z danymi obserwacyjnymi, które sugerują, że tylko mały procent znanych nam galaktyk karłowatych jest bogaty w metale ciężkie. Teoria ta tłumaczyłaby też, dlaczego nie obserwujemy gwiazd neutronowych w centrum Drogi Mlecznej (jak na razie odkryty został jedynie magnetar położony blisko supermasywnej czarnej dziury w centrum Galaktyki). Dlaczego obserwujemy ich tak mało to zagadka, która od dawna nurtuje wielu astronomów.

Nie jest to pierwotna czarna dziura, a komputerowa symulacja „normalnej” czarnej dziury znajdującej się w centrum galaktyki NGC 1600, jednej z najbardziej masywnych, które dotąd poznaliśmy.

Niedługo Kusenko i jego zespół zaczną współpracę z naukowcami z Princetown Univerity. Stworzą symulację produkcji ciężkich pierwiastków przez czarne dziury i porównają wyniki z obserwacjami ich zawartości w pobliskich galaktykach. Wtedy być może dowiemy się, skąd właściwie pochodzi ziemskie złoto i platyna. Jeżeli przewidywania się potwierdzą, będzie to znaczyć że budujące nas pierwiastki pochodzą choć po części od czarnych dziur, a dosyć znane hasło „Jesteśmy dziećmi gwiazd” mogłoby ulec zmianie.

Autor

Redakcja AstroNETu
Redakcja AstroNETu