In inima multor galaxii se ascund gauri negre enorme: cu mase de milioane si chiar miliarde de ori ce a Soarelui. Gauri negre se nasc si atunci cand stele mai mari decat Soarele mor – lasa in urma lor gauri negre cu mase de cateva ori, chiar zeci de ori, mai mare ca cea a Soarelui. Dar acestea ar putea sa nu fie unicele gauri negre din Univers!

Ar putea exista gauri negre cu masa mai mica, asa-numirele gauri negre primordiale, care ar fi luat nastere imediat dupa Big Bang – cand Universul era la inceputul existentei sale. Fluctuatii de densitate ar fi putut da nastere acestor gauri negre. Cum insa fluctuatiile de densitate pe care le putem vedea acum ca structuri ale Universului – precum galaxii, care au luat nastere tocmai din aceste fluctuatii care s-au amplificat pe masura ce Universul evolua – nu sunt suficiente pentru a permite existenta unor gauri negre primordiale, un grup de cercetatori a studiat gaurile negre care ar fi luat nastere in asa-numita perioada de inflatie a Universului: cea in care expansiunea acestuia a fost extrem de rapidam cu o viteza mult mai mare ca cea a luminii, tinand cont ca viteza de expansiune a Universului insusi nu este limitata de teoria lui Einstein.

In aceasta perioada de inflatie ar fi putut lua nastere aceste gauri negre primordiale., ba mai mult – acestea ar fi luat nastere din ramificari in alte Universuri – pe langa al nostru – care ar fi colapsat, tocmai datorita fluctuatiilor de densitate, in gauri negre. Cateva din aceste Universuri pe care noi le vedem ca gauri negre ar putea de fapt sa fie in interiorul lor vazute ca Universuri in expansiune de observatorii – daca exista – aflati in interior; noi insa le vedem ca gauri negre – deci doua lumi diferite, vazute in mod total diferit de noi si de eventualele creaturi din interiorul acestor universuri.

Rezultatele acestui studiu au fost publicate recent intr-un articol in revista Physical Review Letters avand ca prim autor Alexander Kusenko de la Kavli Institute for the Physics and Mathematics of the Universe (Kavli IPMU).

Aceste gauri negre primordiale ar putea explica materia intunecata, dar si formarea unor elemente chimice grele, in urma ciocnirii cu stelele de neutroni, In plus ar putea sta la baza formarii gaurilor negre masive din centrul galaxiilor.

Cum putem insa afla daca aceste gauri negre exista?

Autorii articolului arata cum aceste gauri negre ar putea fi observate de catre Hyper Suprime-Cam (HSC) de la telescopul  de 8.2 metri Subaru Telescope instalat la altitudinea de circa 4200 metri in Mauna Kea in Hawaii.

HSC are capacitatea de a realiza imagini ale galaxiei Andromeda la fiecare cateva minute. Daca o gaura neagra primordiala trece prin fata vreunei stele, aceasta are ca efect variatiuni ale luminizitatii stelei, pentru o scurta perioada de timp (datorata deformarii traiectoriei luminii – prin noua geometrie a spatiului si timpului cauzata de gaura neagra). Aceasta variatiune a luminozitatii da informatii despre masa gaurii negre. Cu HSC se pot observa simultan circa o suta de milioane de stele. Daca intr-adevar aceste gauri negre primordiale exista si numarul lor nu este extrem de mic in urmatorii ani vor fi observate. Exista deja un candidat: HSC a observat un eveniment care ar corespunde unei gauri negre cu masa similara cu cea a Lunii – ar fi de fapt un univers in interiorul unei gauri negre. Evident aceasta prima observatie trebuie confirmata. Daca asa stau lucrurile am putea fi in fata unei descoperiri de enorma importanta: gauri negre primordiale care pentru noi explica (parte din) materia intunecata; aceste gauri negre insa ar putea reprezenta universuri intregi, decuplate fata de al nostru. Ne asteapta ani de studii astronomice deosebit de interesanti!

Articol scris de Cătălina Oana Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi colaborator al Scientia.ro