Čo ak pred Veľkým treskom už niečo existovalo? Niektoré čierne diery môžu byť staršie než náš vesmír
Veľký tresk možno nebol úplným začiatkom vesmíru. Vedci skúmajú teóriu, podľa ktorej mohli niektoré čierne diery existovať už pred ním a dnes tvoriť časť temnej hmoty.
Veľký tresk nemusí predstavovať úplný začiatok vesmíru. Nová štúdia vedcov z University of Portsmouth pracuje s možnosťou, že náš vesmír vznikol po takzvanom kozmickom odraze. Ak tento scenár platí, niektoré čierne diery mohli existovať ešte pred veľkým treskom a prežiť prechod do dnešnej fázy vesmíru.
Takéto objekty by dnes mohli predstavovať akési kozmické fosílie. Vedci dokonca navrhujú, že práve prastaré čierne diery by mohli tvoriť časť temnej hmoty, ktorá ovplyvňuje pohyb galaxií a ich vznik.
Čo ak veľký tresk nebol úplným začiatkom?
Podľa štandardného modelu vznikol vesmír približne pred 13,8 miliardy rokov z extrémne horúceho a hustého stavu. Tento model veľmi dobre vysvetľuje kozmické mikrovlnné pozadie aj rozloženie galaxií vo vesmíre. Stále však zostáva niekoľko veľkých otázok. Vedci napríklad nevedia, čo presne spustilo veľký tresk, prečo mal raný vesmír také špecifické vlastnosti alebo čo presne spôsobilo obdobie mimoriadne rýchlej expanzie známe ako inflácia.
Nová práca profesora Enriqueho Gaztañagu preto skúma inú možnosť. Vesmír podľa neho nemusel začať jediným „výbuchom“, ale mohol prejsť fázou zmršťovania a následného odrazu.
„Náš výskum skúma možnosť, ktorá by mohla spojiť niekoľko týchto záhad: vesmír možno nevznikol jediným veľkým treskom, ale vzišiel z kozmického odrazu napodobňujúceho infláciu,“ uviedol Gaztañaga.
Predstavovaný scenár má jednu zásadnú odlišnosť. Vesmír sa podľa neho najskôr zmršťoval. Hustota hmoty postupne rástla, až dosiahla extrémnu hodnotu. Podľa všeobecnej relativity by takýto proces mohol viesť k singularite, teda stavu, pri ktorom matematické hodnoty hustoty smerujú k nekonečnu a naše súčasné fyzikálne teórie prestávajú poskytovať použiteľný opis.
Neprehliadni
Alternatívny model však počíta s tým, že kvantové efekty zabránia úplnému kolapsu. Vesmír by dosiahol veľmi vysokú, ale konečnú hustotu a následne by sa odrazil späť do fázy rozpínania. Podobný princíp už poznáme z fyziky veľmi hustých objektov, ako sú biele trpaslíky či neutrónové hviezdy. Kvantové javy v nich dokážu zabrániť ďalšiemu stláčaniu hmoty.
„Singularity často signalizujú, že náš teoretický opis dosiahol svoje hranice. Odraz poskytuje spôsob, ako môže vesmír prejsť zo zmršťovania do rozpínania bez potreby novej exotickej fyziky,“ vysvetlil Gaztañaga.
Čierne diery mohli prežiť kozmický odraz
Najzaujímavejšia časť teórie sa týka objektov, ktoré mohli existovať ešte pred touto zmenou. Počas zmršťovania vesmíru mohli v niektorých oblastiach vzniknúť čierne diery. Podľa výpočtov tímu mohli niektoré dostatočne kompaktné objekty prežiť kozmický odraz a objaviť sa v následne sa rozpínajúcom vesmíre.
Vedci uvádzajú hranicu približne 90 metrov. Objekty väčšie než táto hodnota by podľa ich modelu mohli prechod zvládnuť a zostať ako pozostatky predchádzajúcej kozmickej fázy. Nešlo by pritom iba o čierne diery. Ako možné pozostatky vedci uvádzajú aj gravitačné vlny alebo drobné nerovnomernosti v hustote hmoty.
Mohli by vysvetliť temnú hmotu?
Práve čierne diery predstavujú z pohľadu tejto teórie mimoriadne zaujímavú možnosť. Temná hmota tvorí podľa súčasných odhadov väčšinu hmoty vo vesmíre, no vedci stále nepoznajú jej presnú podstatu. Nevidíme ju priamo, ale jej gravitačný vplyv môžeme sledovať napríklad pri pohybe galaxií.
Ak by počas kozmického odrazu vzniklo dostatok prastarých čiernych dier, mohli by podľa autorov štúdie tvoriť významnú časť temnej hmoty, v určitom scenári dokonca celú jej zložku. Teória môže zároveň súvisieť s ďalšou záhadou, ktorú priniesol Vesmírny teleskop Jamesa Webba. Teleskop objavil v ranom vesmíre veľmi masívne objekty, medzi ktorými astronómovia pozorovali aj takzvané „malé červené bodky“.
„Ak masívne čierne diery existovali okamžite po kozmickom odraze, raný vesmír by nemusel začínať úplne od nuly pri tvorbe prvých galaxií,“ povedal Gaztañaga.
Zatiaľ však nejde o dôkaz, že vesmír skutočne prešiel takýmto cyklom. Ide o teoretický model, ktorý musí obstáť v porovnaní s pozorovaniami. Vedci preto chcú hľadať stopy, ktoré by predchádzajúcu fázu vesmíru mohli zachovať. Patrili by medzi ne napríklad špecifické gravitačné vlny alebo nepatrné vzory v kozmickom mikrovlnnom pozadí.
Ak by astronómovia podobné signály našli, mohli by získať ďalšie informácie o tom, čo sa odohralo ešte pred vznikom vesmíru, ktorý dnes pozorujeme. Zatiaľ tak zostáva otázka, či Veľký tresk predstavoval skutočný začiatok, alebo iba jednu fázu oveľa dlhšieho kozmického príbehu.
