Mohla temná hmota vzniknúť v inom vesmíre? Možno nepochádza z nášho, hovoria vedci
Nová štúdia opisuje temnú hmotu ako niečo, čo je zložené z čiernych dier, ktoré dokázali prežiť kolaps starého vesmíru a zrodenie toho nášho. Zaujímavé je, že podľa kvantovej fyziky by to mohlo fungovať.
Temná hmota patrí medzi najväčšie záhady vesmíru. Astronómovia už roky vedia o jej existencii, pretože drží galaxie pokope, no zároveň ju nikto nikdy priamo nezachytil. Doteraz väčšina vedcov rátala s tým, že ju tvorí neznáma elementárna častica. Nový výskum však prišiel s inou myšlienkou, temnú hmotu mohli tvoriť čierne diery, ktoré vznikli ešte pred veľkým treskom.
Na prvý pohľad sa to zdá ako zvláštna teória, no z hľadiska fyziky má určitý význam, píše portál The Conversation. Čierne diery nevyžarujú svetlo a zároveň majú hmotnosť a presne to isté platí aj pre temnú hmotu. Ak by ich vo vesmíre existovalo dostatok, mohli by vysvetliť, prečo sa galaxie správajú tak, ako sa správajú.
Lenže aby táto teória držala pokope, vedci museli pracovať s alternatívnou teóriou pre veľký tresk. Klasický model hovorí o začiatku vesmíru z jedného bodu s nekonečnou hustotou. Problém je, že takýto bod, ktorý sa odborne nazýva singularita, skôr poukazuje na hranicu našich teórií než na reálny stav.
„Singularity fungujú skôr ako matematické varovanie, že sme niekde buď urobili chybu, alebo nemáme dostatok informácií na vytvorenie kompletnej rovnice,“ vysvetľujú autori štúdie.
Nový model preto pracoval s tzv. „odrazom“. Vesmír sa najskôr zmrštil, dosiahol extrémnu hustotu a následne sa znovu rozšíril. Veľký tresk v tomto prípade nepredstavoval absolútny začiatok, ale len prechod medzi dvoma fázami.
Niektoré objekty mohli znovuzrodenie vesmíru prežiť
Tu autori štúdie natrafili na kľúčový objav štúdie. V takomto scenári nemusel zaniknúť celý „starý“ vesmír. Výskum ukázal, že drobné objekty mohli tento prechod prežiť. To znamenalo, že čierne diery, gravitačné vlny alebo rôzne anomálie hustoty sa mohli preniesť do dnešného vesmíru ako relikty.
Neprehliadni
Odpoveď, ako je niečo také možné, hľadali autori v kvantovej fyzike. Tá hovorí, že pri extrémnych hustotách začne hmota klásť odpor ďalšiemu stláčaniu, nie kvôli teplu, ale kvôli samotným kvantovým zákonom. Tento efekt zabráni úplnému kolapsu a dovolí niektorým štruktúram prežiť.
„Podobný mechanizmus mohol zabrániť úplnému zrúteniu vesmíru a umožniť prežitie štruktúr cez tento prechod,“ uviedla štúdia.
Vedci opísali dva hlavné scenáre. V prvom prípade čierne diery jednoducho prežili z fázy zmršťovania. V druhom sa vytvorili tesne pred odrazom, keď sa hmota začala zhlukovať do hustých štruktúr, ktoré sa následne zrútili. Podľa nich galaxie a hviezdy z predchádzajúcej fázy síce zanikli, no ich hmotnosť sa zachovala v podobe čiernych dier.
Nová štúdia by mohla vyriešiť ešte jednu kozmickú záhadu. Autori veria, že tento model mohol pomôcť aj s takzvanou „vákuovou katastrofou“. Fyzika dlhodobo narážala na problém, že teoretická hustota energie prázdneho priestoru vychádzala o približne 120 rádov vyššia než realita. Ak však vesmír nevznikol z ničoho a nemal nekonečný charakter, ale prešiel prechodom, tento rozdiel sa mohol prirodzene zmierniť. Temná energia by v takom prípade nepredstavovala záhadnú silu, ale vlastnosť samotnej štruktúry vesmíru.
Poznatky z vesmíru, ktorý prišiel ešte pred nami
Reliktné čierne diery navyše mohli niesť niečo ešte cennejšie než len hmotnosť, informácie. Ak prežili prechod medzi dvoma fázami, mohli v sebe uchovať „odtlačok“ staršieho vesmíru. To by znamenalo, že pri analýze gravitačných vĺn zo zrážok takýchto objektov by vedci mohli získať náznaky toho, ako vyzerali hviezdy či galaxie pred miliardami rokov, možno ešte z čias vesmíru pred nami. V istom zmysle by išlo o časové schránky.
Táto predstava sa prepojila aj s reálnymi pozorovaniami. Vesmírny teleskop Jamesa Webba odhalil zvláštne objekty prezývané „malé červené bodky“. Sú extrémne hmotné a jasné už krátko po veľkom tresku, čo klasické modely nedokázali dobre vysvetliť.
Jedno z vysvetlení hovorilo, že ide o rýchlo rastúce čierne diery. Problém bol v tom, ako vznikli tak rýchlo. Nový model ponúka jednoduchšiu odpoveď, mohli vyrásť zo starších zárodkov, ktoré už existovali po odraze.
„Supermasívne čierne diery mohli vyrásť zo starých preživších objektov, nie z úplne nových,“ naznačili vedci.
Existujeme aj my v obrovskej čiernej diere?
Niektoré teoretické úvahy išli ešte ďalej. Ak čierne diery prežili a vesmír prešiel odrazom, existovala matematická možnosť, že celý náš vesmír sa nachádzal vo vnútri obrovskej čiernej diery z predchádzajúcej fázy. Takýto model by dokázal vysvetliť viacero zvláštnych vlastností vesmíru, napríklad jeho zdanlivú „plochosť“ alebo zrýchľovanie expanzie. Zatiaľ však nejde o potvrdený scenár, skôr o zaujímavú hypotézu, ktorá čaká na dáta.
Autori na záver štúdie priznávajú, že ostáva veľa otvorených otázok. V nasledujúcich krokoch budú musieť tieto myšlienky porovnať s pozorovaniami, od gravitačných vĺn až po detailné mapy vesmíru. Zatiaľ ide o model, ktorý síce pôsobí konzistentne, no ešte potrebuje pevnejšie dôkazy.
