Hogyan figyelhetjük meg a multiverzum-elmélet ősi fekete lyukait?

10286

Az univerzum fizikáját és matematikáját kutató Kavli Intézet (Kavli IPMU) olyan projekteknek ad otthont, amelyek több tudományágat fognak át. Az egyik ilyen projekt azokat a fekete lyukakat vizsgálja, amelyek a korai Világegyetemben alakulhattak ki, mielőtt még a csillagok és a galaxisok megszülettek.

Ezek az ősi fekete lyukak magyarázhatják a sötét anyag egy részének vagy egészének létét, felelhetnek a megfigyelt gravitációs hullámok némelyikéért, valamint a galaxisunk és más galaxisok központjában található szupernagy tömegű fekete lyukakért. Neutroncsillagokkal történő ütközésük és elpusztításuk esetén szerepet játszhatnak a nehéz elemek szintézisében is. Egy izgalmas elmélet szerint a rejtélyes sötét anyag, amely a Világegyetem anyagának nagy részét alkotja, ősi fekete lyukakból áll.

A Kavli Intézet részecskefizikusokból, kozmológusokból és csillagászokból álló kutatócsoportja nemrég előrelépést ért el az ősi fekete lyukak kutatásában. A korai Világegyetemhez kellett visszanyúlniuk, amely olyan sűrű volt, hogy az 50%-ot meghaladó sűrűségnövekedések fekete lyukak létrejöttéhez vezettek. Bár a galaxisokat létrehozó kozmológiai zavarok ennél sokkal kisebbek, a korai Világegyetem számos folyamata mégis fekete lyukak kialakulásához szükséges körülményeket teremthetett.

A mi Világegyetemünkről leváló, számunkra ősi fekete lyukaknak tűnő „bébi univerzumok” röviddel az Ősrobbanás után. (Forrás: Kavli IPMU)

Izgalmas lehetőség, hogy az ősi fekete lyukak „bébi univerzumokat” hoztak létre az úgynevezett felfúvódás közben, abban a gyors, az Ősrobbanást követő tágulási időszakban, amelyről úgy gondolják, hogy ekkor alakultak ki többek között a ma ismert galaxisok és galaxishalmazok. A felfúvódás során a bébi univerzumok eltávolodhattak a mi Világegyetemünktől. Egy kisebb bébi univerzum előbb-utóbb összeomlik, de a kis térfogatban felszabaduló hatalmas energia miatt kialakul egy fekete lyuk.

A nagyobb bébi univerzumokra még különösebb sors vár. Ha egy kritikus méretnél nagyobbak, akkor Einstein általános relativitáselmélete szerint olyan állapotban maradhatnak fenn, amelyben másnak látja őket egy külső és egy belső szemlélő. A belső szemlélő számára táguló univerzumnak látszanak, de a külső szemlélőnek, mint amilyenek mi is vagyunk, fekete lyuknak tűnnek. Mi magunk a nagyobb és a kisebb bébi univerzumokat is ősi fekete lyukként érzékeljük, amelyek az eseményhorizontjuk mögött több univerzumból álló struktúrákat rejtenek. (Az eseményhorizont az a határ, amelyet átlépve semmi, még a fény sem hagyhatja el a fekete lyukat.)

A kutatócsoport a Physical Review Letters című nemzetközi tudományos folyóiratban megjelent tanulmányában egy új lehetőséget vázolt fel az ősi fekete lyukak kialakulására vonatkozóan, és megmutatta, hogy a multiverzum-elmélet fekete lyukai a 8,2 méteres Subaru teleszkóp Hyper Suprime-Cam (HSC) kamerájával meg is találhatók. A gigantikus digitális kamera a hawaii Mauna Keán üzemel.

A Subaru teleszkóp hatalmas digitális kamerája, a Hyper Suprime-Cam (HSC). (Forrás: HSC project / NAOJ)

Hogy miért volt nélkülözhetetlen a HSC kamera a kutatás során? A gigantikus kamera egyedülálló módon képes néhány percenként felvételt készíteni a teljes Androméda-galaxisról. Ha egy fekete lyuk a Földről nézve elhalad a galaxis egyik csillaga előtt, a gravitációja az általános relativitáselméletnek megfelelően elhajlítja a háttércsillag fényét, amely emiatt egy rövid időre felfényesedik. A csillag felfényesedésének időtartamából a csillagászok következtetni tudnak a fekete lyuk tömegére. A HSC kamerával egyszerre százmillió csillagot figyelhetünk meg, így nagyobb eséllyel akad a hálónkba olyan ősi fekete lyuk, amely elfed egy csillagot.

Az Andromeda-galaxis egyik csillaga egy rövid időre felfényesedik, amikor egy ősi fekete lyuk elhalad előtte. (Forrás: Kavli IPMU/HSC)

Az első megfigyelések során máris egy nagyon érdekes eseményről számoltak be a kutatók, amely összhangban van az ősi fekete lyukak multiverzum-elméletével. Egy olyan fekete lyukat találtak, amelynek tömege a Holdéhoz hasonló. Felbátorodva az első eredményeken, az új elméleti tudásra alapozva a kutatócsoport kiterjeszti a keresést annak érdekében, hogy megtudjuk, a multiverzum-elmélet ősi fekete lyukai felelősek-e a sötét anyagért.

Forrás: IPMU

Hozzászólás

hozzászólás