Găurile negre primordiale, cele care s-ar fi format imediat după Big Bang, ar putea explica materia întunecată dar şi aşa-numitele multiversuri: universuri diferite de al nostru, închise în găuri negre. Ba mai mult, aceste găuri negre ar putea fi descoperite cu noul instrument Hyper Suprime-Cam (HSC) din Hawaii.

În inima multor galaxii se ascund găuri negre enorme: cu mase de milioane şi chiar miliarde de ori ce a Soarelui. Găuri negre se nasc şi atunci când stele mai mari decât Soarele mor – lasă în urma lor găuri negre cu mase de câteva ori, chiar zeci de ori, mai mare ca cea a Soarelui. Dar acestea ar putea să nu fie unicele găuri negre din Univers!

Ar putea exista găuri negre cu masă mai mică, asa-numirele găuri negre primordiale, care ar fi luat naştere imediat după Big Bang – când Universul era la începutul existenţei sale. Fluctuaţii de densitate ar fi putut da naştere acestor găuri negre. Cum însă fluctuaţiile de densitate pe care le putem vedea acum că structuri ale Universului – precum galaxii, care au luat naştere tocmai din aceste fluctuaţii care s-au amplificat pe măsură ce Universul evolua – nu sunt suficiente pentru a permite existenţa unor găuri negre primordiale, un grup de cercetători a studiat găurile negre care ar fi luat naştere în aşa-numita perioada de inflaţie a Universului: cea în care expansiunea acestuia a fost extrem de rapidă, cu o viteză mult mai mare ca cea a luminii, ţinând cont că viteza de expansiune a Universului însuşi nu este limitată de teoria lui Einstein. În această perioadă de inflaţie ar fi putut lua naştere aceste găuri negre primordiale, ba mai mult – acestea ar fi luat naştere din ramificări în alte Universuri – pe lângă al nostru – care ar fi colapsat, tocmai datorită fluctuaţiilor de densitate, în găuri negre. Câteva din aceste Universuri pe care noi le vedem ca găuri negre ar putea de fapt să fie în interiorul lor văzute ca Universuri în expansiune de observatorii – dacă există – aflaţi în interior; noi însă le vedem ca găuri negre – deci două lumi diferite, văzute în mod total diferit de noi şi de eventualele creaturi din interiorul acestor universuri.

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

Aceste găuri negre primordiale ar putea explica materia întunecată, dar şi formarea unor elemente chimice grele, în urma ciocnirii cu stelele de neutroni, În plus ar putea sta la baza formării găurilor negre masive din centrul galaxiilor.

Cum putem însă afla dacă aceste găuri negre există?

Autorii articolului arată cum aceste găuri negre ar putea fi observate de către Hyper Suprime-Cam (HSC) de la telescopul  de 8,2 metri Subaru Telescope instalat la altitudinea de circa 4.200 metri în Mauna Kea în Hawaii.

HSC are capacitatea de a realiza imagini ale galaxiei Andromeda la fiecare câteva minute. Dacă o gaură neagră primordială trece prin faţă vreunei stele, aceasta are ca efect variaţiuni ale luminozităţii stelei, pentru o scurtă perioadă de timp (datorată deformării traiectoriei luminii – prin noua geometrie a spaţiului şi timpului cauzată de gaura neagră). Aceasta variaţiune a luminozităţii dă informaţii despre masa găurii negre. Cu HSC se pot observa simultan circa o sută de milioane de stele. Dacă într-adevăr aceste găuri negre primordiale există şi numărul lor nu este extrem de mic în următorii ani vor fi observate. Există deja un candidat: HSC a observat un eveniment care ar corespunde unei găuri negre cu masa similară cu cea a Lunii – ar fi de fapt un univers în interiorul unei găuri negre. Evident, această primă observaţie trebuie confirmată. Dacă aşa stau lucrurile am putea fi în faţa unei descoperiri de enormă importanţă: găuri negre primordiale care pentru noi explică (parte din) materia întunecată; aceste găuri negre însă ar putea reprezenta universuri întregi, decuplate faţă de al nostru. Ne aşteaptă ani de studii astronomice deosebit de interesanţi!

[Articol scris de Cătălina Curceanu, prim cercetător în domeniul fizicii particulelor elementare şi al fizicii nucleare, Laboratori Nazionali di Frascati, Istituto Nazionale di Fisica Nucleare (Roma, Italia) şi Luminiţa Costea, profesor la Colegiului Naţional “Mihai Viteazul”, Sfântu Gheorghe]