Gaurile negre iau nastere atunci cand o stea cu masa mai mare decat cea a Soarelui moare: adica consuma combustibilul care, prin reactii de fuziune nucleara, se opune atractiei gravitationale, mentinand steaua in viata. Conform teoriei relativitatii generale a lui Einstein in interiorul unei gauri negre atractia gravitationala devine….infinita, dand nastere unei singularitati. Cercetatorii sunt convinsi ca acest fapt este o demonstratie a unei limite a teoriei lui Einstein – care ar trebui inlocuita cu o noua teorie (se crede ca aceasta ar putea fi gravitatia cuantica)  care sa fie valabila in conditiile extreme dintr-o gaura neagra.

Din ce este insa compusa gaura neagra, ce forma de materie sau energie se gaseste in interiorul acesteia? La aceasta intrebare la ora actuala nu exista nici un raspuns convingator.  In acest context, o propunere indrazneata a fost facuta de doi cercetatori, Kevin Croker si Joel Weiner, de la Universitatea din Hawaii. Acestia sustin ca, cel putin in aminte gauri negre, e inutil ca cautam forme de materie bizare, intrucat acestea sunt compuse din…energie intunecata. Energia intunecata ar fi acea forma de energie care impinge Universul spre o expansiune accelerata: dovezi experimentale ale acestei expansiuni accelerate au fost gasite prin masuratori ale vitezei de indepartare fata de noi a unor supernovae indepartate la sfarsitul secolului trecut.

Cei doi cercetatori din Hawaii au publicat recent rezultatul studiului pe care l-au efectuat in revista The Astrophysical Journal. Acestia au aratat cum ca anumite concluzii care erau demonstrate in teoria relativitatii generale nu sunt chiar asa de sigure cum se credea. Se credea ca soarta Universului nu depinde de detalii din regiuni mici ale acestuia. Universul ar avea o expansiune care, de exemplu, nu ar trebui sa depinda de soarta unor stele care mor si formeaza gauri negre.

Ei bine, cei doi cercetatori au demonstrat ca lucrurile nu stau chiar asa: soarta Universului depinde de detalii extrem de mici fata de dimensiunea enorma a cestuia. Rata de expansiune a Universului este sensibila fata de densitatea obiectelor extrem de compacte – precum gaurile negre. Aceastea la randul lor pot depinde de expansiunea Universului, crescand sau miscorandu-se pe masura ce trece timpul. Inca din 1966 a fost facuta ipoteza, de catre Erast Gliner, conform careia stelele foarte mari cand mor colapseaza in asa-numite GEODEs (Generic Objects of Dark Energy) – aceste obiecte vazute din exterior se comporta precum gaurile negre, in interior insa in locul unei singularitati gravitationale contin energie intunecata!

Ar putea exista deci doua tipologii de obiecte misterioase in Univers – pe care noi le vedem si numim gauri negre: unele ar putea fi compuse din materie sub o forma pe care inca nu o cunoastem, celelalte din misterioasa energie intunecata. Gaurile negre alcatuite din energie intunecata ar avea un comportament foarte diferit fata de celelalte gauri negre compuse din materie, intrucat ar evolua pe masura ce Universul „creste” (expansiunea Universlui).

Astfel, gauri negre compuse din energie intunecata cu masa initiala de circa 8 ori cea a Soarelui daca s-au format acum miliarde de ani ar putea ajunge astazi sa aiba o masa echivalenta de zeci de ori cea a Soarelui. Acest fapt, sustin cei doi cercetatori din Hawaii, ar explica de ce undele gravitationale descoperite de LIGO-Virgo au fost generate toate de gauri nerge cu masa de zeci de ori cea a Soarelui, tinand cont ca toate aceste gauri negre sunt la o distanta fata de noi de circa un miliard de ani lumina, s-au format deci acum un miliard de ani si au avut deci timp sa creasca pe masura ce Universul la randul lui crestea.

La ora actuala Croker si Weiner lucreaza la perfectionarea teoriei propuse, cu obiectivul de a propune masuratori astronomice care sa confirme sau nu existenta acestor bizare obiecte in Univers: gauri negre compuse din energie intunecata.

 

 

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