Găurile negre super-gigante, cu mase de milioane sau chiar miliarde de ori cea a Soarelui, au luat naştere foarte devreme în istoria Universului şi încă nu se ştie cum a fost posibil una ca asta. O nouă ipoteză susţine că aceste găuri negre s-ar fi format în urma colapsului gravitaţional al aşa-numiţilor gravitino, particule ipotetice care ar fi perechea gravitonilor – particula purtătoare a interacţiunii gravitaţionale (încă nedescoperită).

În Univers există găuri negre de diverse mărimi – cele cu mase câteva ori cea a Soarelui, care au luat naştere atunci când stele mai mari ca Soarele au explodat lăsând în urmă parte din materie care, în urma colapsului gravitaţional, a generat gaura neagră, şi cele din centrul multor galaxii cu mase enorme. Acestea din urmă au mase de milioane sau chiar miliarde de ori cea a Soarelui şi încă nu se ştie cum s-au format. Ba mai mult, precum au fost descoperite astfel de găuri negre la distanţe extreme faţă de noi, acest lucru înseamnă că au luat naştere în Universul timpuriu, mai devreme de un miliard de ani de la Big Bang. Acest lucru înseamnă că este greu de imaginat cum că aceste enorme găuri negre s-ar fi putut forma prin unirea găurilor negre rămase în urma exploziilor de stele, întrucât se pare că nu ar fi avut timp să se formeze atât de multe găuri negre mici ca să ajungă la o masă de miliarde de ori cea a Soarelui. Cum s-au format deci aceşti monştri cosmici?

Într-un nou articol publicat în arXiv (baza de date a articolelor ştiinţifice din fizică) a fost propusă o ipoteză îndrăzneaţă: găurile negre masive s-ar fi format la început ca găuri negre microscopice din unirea unor particule ipotetice denumite gravitino.

Gravitino ar reprezenta perechea super-simetrică a gravitonilor, la rândul lor particule ipotetice care ar fi echivalentul pentru gravitaţie a ceea ce reprezintă fotonii pentru interacţiunea electromagnetică. Adică purtătorii interacţiunii gravitaţionale. La ora actuală însă gravitonii nu au fost descoperiţi şi nici nu există o teorie confirmată a gravitaţiei cuantice – cea în cadrul căreia este propus gravitonul.

Fizica particulelor elementare, cea în cadrul cariei a luat naştere Modelul Standard, cel care organizează particulele elementare precum cuarcii, electronul, neutrinii, dar şi altele într-un model unitar, se bazează pe existenţa unor simetrii ale legilor fizice în natură; aceste simetrii pot să fie „rupte” în Universul actual – însă se presupune că imediat după Big Bang erau valabile. Ei bine, una dintre aceste simetrii, denumită super-simetrie, duce la concluzia cum că în Univers fiecare particulă a Modelului Standard ar avea o pereche cu masă mult mai mare – o particulă super-simetrică. La ora actuală aceste particule nu au fost încă descoperite. Dacă s-ar reuşi includerea interacţiunii gravitaţionale în Modelul Standard aceasta ar fi reprezentată de graviton, care ar avea ca particulă super-simetrică gravitino. Acest gravitino ar putea avea o masă foarte mare – teoriile supersimetrice nu fixează această masă în mod precis – aceasta putând avea valori diverse, inclusiv, cum spuneam, valori foarte mari.

Dacă gravitino există aceştia ar fi luat naştere imediat după Big Bang şi ar fi putut da, la rândul lor, naştere unor găuri negre microscopice prin unirea mai multor gravitino. Găurile negre microscopice însă trăiesc puţin – întrucât se evaporă prin mecanismul de emisie a radiaţiei lui Hawking. Dacă însă aceste găuri negre microscopice formate din gravitino s-ar fi unit rapid întrucât erau în număr foarte mare, atunci masa găurilor negre ar fi crescut la rândul ei în mod rapid, putând astfel să dea naştere unor găuri negre super-masive, adică cele pe care le vedem la ora actuală chiar şi la distanţe de 12-13 miliarde ani lumină faţa de noi.

Evident aceasta este doar o ipoteză, care nu se bazează pe date experimentale, însă o ipoteză ştiinţifică, care ar explica unul dintre misterele fizicii şi al cosmologiei: naşterea monştrilor cosmici – a găurilor negre super-masive.

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.