Teorie dotyczące wczesnego etapu istnienia wszechświata przewidują obecność fluktuacji gęstości, które mogłyby utworzyć małe „pierwotne czarne dziury”. Niektóre z tych obiektów mogą dryfować po dziś dzień przez nasze galaktyczne sąsiedztwo oraz być silnymi źródłami promieniowania gamma.

Artykuł napisała Paulina Jarosz.

Naukowcy, analizując dane z Kosmicznego Teleskopu Fermiego, nie znaleźli dowodu na istnienie pierwotnych czarnych dziur w otoczeniu naszej planety. Takie wyniki, mimo iż nie są satysfakcjonujące, nadal pozwalają określić górny limit liczby tych niewielkich obiektów, które mogą ukrywać się w pobliżu Ziemi.

Według Christiana Johnsona, absolwenta fizyki na UC Santa Cruz, który rozbudował algorytm przeszukujący dane z Kosmicznego Teleskopu Fermiego, określenie tego, ile pierwotnych czarnych dziur istnieje w pobliżu nas, może pomóc w lepszym zrozumieniu procesów zachodzących na początku ewolucji wszechświata. Johnson jest jednym ze współautorów artykułu dotyczącego wyników poszukiwań.

Uważa się, że małe czarne dziury emitują promieniowanie gamma na skutek występowania promieniowania Hawkinga. Hawking pokazał, że efekty kwantowe umożliwiają kreację par cząstka-antycząstka tuż nad horyzontem zdarzeń. Jedna z cząsteczek tworzących parę wpada za horyzont do czarnej dziury, a druga ucieka w przestrzeń kosmiczną. W efekcie tego zjawiska czarna dziura emituje promieniowanie i traci masę.

NASA

Kosmiczny Teleskop Fermiego jest dającym wiele możliwości kosmicznym obserwatorium, które otwiera przed naukowcami szerokie okno na wszechświat. Pierwotne czarne dziury są potencjalnym źródłem promieniowania gamma – wysokoenergetycznej formy promieniowania elektromagnetycznego.

Mała czarna dziura, która nie absorbuje ilości materii wystarczającej do zrekompensowania strat spowodowanych promieniowaniem Hawkinga, stopniowo traci masę, aż ostatecznie całkowicie wyparowuje. Im mniejsza się staje, tym jaśniej „świeci”, emitując coraz więcej promieniowania przed ostateczną eksplozją. Poprzednie poszukiwania pierwotnych czarnych dziur z wykorzystaniem naziemnych obserwatoriów promieniowania gamma skupiały się właśnie na tych jasnych wybuchach, natomiast Teleskop Fermiego powinien wykrywać „fazę spalania” trwającą przez okres kilku lat.

Ograniczeniem w poszukiwaniach było to, że Fermi umożliwiał obserwacje stosunkowo niewielkiego obszaru między Ziemią a Słońcem. Jednakże zaletą poszukiwań w pobliżu jest możliwość odróżnienia pierwotnych czarnych dziur od innych źródeł promieniowania gamma dzięki ich ruchowi na niebie.

Wszelkie pierwotne czarne dziury istniejące do dzisiaj będą się powiększać i stopniowo tracić masę przez miliardy lat. Aby wykryć taką czarną dziurę teleskopem Fermiego, musi ona osiągnąć fazę spalania podczas czteroletniego okresu obserwacji. W ciągu kilku lat zmieni się z ciemnej na intensywnie jasną, a następnie będzie świecić przez kolejne kilka lat, po czym zakończy swoje życie eksplozją.

Oprócz Christiana Johnsona innymi współautorami publikacji z Astrophysical Journal są: Steven Ritz, profesor fizyki i dyrektor Santa Cruz Institute of Particle Physics, Stefan Funk, Dmitry Malyshev, a także pozostali członkowie Fermi-LAT Collaboration.

Autor

Redakcja AstroNETu
Redakcja AstroNETu