Επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Μαϊάμι πιστεύουν ότι ίσως πλησιάζουν στην ανεύρεση αποδείξεων για ένα από τα πιο δυσεύρετα αντικείμενα στο σύμπαν: τις πρωταρχέγονες μαύρες τρύπες.
Αν και η οριστική απόδειξη μπορεί να χρειαστεί ακόμη χρόνια, η εργασία τους ενδέχεται να βοηθήσει στην επιβεβαίωση τόσο της ύπαρξης αυτών των αρχαίων αντικειμένων όσο και της πιθανής σύνδεσής τους με ένα από τα μεγαλύτερα αινίγματα της κοσμολογίας.
Οι πρωταρχέγονες μαύρες τρύπες είναι θεωρητικά αντικείμενα που πιστεύεται ότι σχηματίστηκαν κατά τις πρώτες στιγμές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη
Σε αντίθεση με τις μαύρες τρύπες που δημιουργούνται από την κατάρρευση άστρων, θα μπορούσαν να καλύπτουν ένα ευρύ φάσμα μεγεθών, από αντικείμενα τόσο μικρά όσο οι αστεροειδείς έως πολύ μεγαλύτερες μάζες.
Αν υπάρχουν, μπορεί να βοηθήσουν στην εξήγηση της σκοτεινής ύλης, του αόρατου υλικού που αποτελεί περίπου το 85 τοις εκατό της ύλης του σύμπαντος και παρέχει τη βαρυτική δύναμη που συμβάλλει στη συγκράτηση των γαλαξιών.
«Πιστεύουμε ότι η μελέτη μας θα βοηθήσει στην επιβεβαίωση ότι πράγματι υπάρχουν», δήλωσε ο Nico Cappelluti, αναπληρωτής καθηγητής στο Τμήμα Φυσικής της Σχολής Τεχνών και Επιστημών, σχετικά με την έρευνα που έχει πραγματοποιήσει μαζί με τον υποψήφιο διδάκτορα Alberto Magaraggia.
Η έρευνά τους υποκινήθηκε από μια πρόσφατη πιθανή ανακάλυψη που αφορούσε το Παρατηρητήριο Συμβολομέτρου Λέιζερ Βαρυτικών Κυμάτων (LIGO).
Στα τέλη του περασμένου έτους, το LIGO ανίχνευσε ένα ασυνήθιστο σήμα βαρυτικών κυμάτων. Τα βαρυτικά κύματα είναι κυματισμοί στον χωροχρόνο που δημιουργούνται από ισχυρά κοσμικά γεγονότα όπως οι συγκρούσεις μαύρων τρυπών.
Το ασυνήθιστο σήμα του LIGO ενισχύει νέα στοιχεία
«Οι πιο συνηθισμένες μαύρες τρύπες σχηματίζονται ως αποτέλεσμα μιας υπερκαινοφανούς έκρηξης, του θανάτου ενός άστρου μεγάλης μάζας. Έτσι, οι μάζες τους μπορούν να κυμαίνονται από λίγες φορές τη μάζα του Ήλιου έως δισεκατομμύρια ηλιακές μάζες», εξήγησε ο Cappelluti.
Όμως τον περασμένο Νοέμβριο, το LIGO εξέδωσε μια αυτοματοποιημένη ειδοποίηση για μια συγχώνευση στην οποία τουλάχιστον ένα από τα αντικείμενα είχε μάζα μικρότερη από 1 ηλιακή μάζα, γεγονός που υποδηλώνει την πιθανότητα ύπαρξης μιας πρωταρχέγονης μαύρης τρύπας.
Το αν το σήμα αντιπροσωπεύει μια σημαντική επιστημονική ανακάλυψη ή απλώς θόρυβο μέσα στους ανιχνευτές του LIGO παραμένει αντικείμενο συζήτησης μεταξύ των αστροφυσικών.
Οι Cappelluti και Magaraggia υποστηρίζουν ότι η παρατήρηση εξηγείται καλύτερα από μια πρωταρχέγονη μαύρη τρύπα που σχηματίστηκε στις εξαιρετικά πυκνές συνθήκες του πρώιμου σύμπαντος, πολύ πριν εμφανιστούν τα πρώτα άστρα.
Πιστεύουν ότι τα ευρήματά τους υποστηρίζουν αυτή την ερμηνεία.
«Προσπαθήσαμε να εκτιμήσουμε πόσες πρωταρχέγονες μαύρες τρύπες μπορεί να υπάρχουν στο σύμπαν και πόσες από αυτές θα πρέπει να είναι σε θέση να ανιχνεύσει το LIGO», δήλωσε ο Magaraggia.
«Και τα αποτελέσματά μας είναι ενθαρρυντικά. Προβλέπουμε ότι υποηλιακές μαύρες τρύπες όπως αυτή που ενδέχεται να παρατήρησε το LIGO θα πρέπει πράγματι να είναι σπάνιες, κάτι που συνάδει με το πόσο σπάνια έχουν παρατηρηθεί μέχρι σήμερα τέτοια γεγονότα».
Η μελέτη υποδηλώνει ότι οι πρωταρχέγονες μαύρες τρύπες αποτελούν τη σκοτεινή ύλη
Σύμφωνα με τη μελέτη, που δημοσιεύθηκε στο The Astrophysical Journal, «η πιο εύλογη εξήγηση για το σήμα του LIGO, το οποίο δεν διαθέτει καμία συμβατική αστροφυσική εξήγηση, είναι η ανίχνευση μιας πρωταρχέγονης μαύρης τρύπας», δήλωσε ο Cappelluti.
«Και η έρευνά μας δείχνει ότι αυτές οι πρωταρχέγονες μαύρες τρύπες θα μπορούσαν να αντιστοιχούν σε σημαντικό μέρος, αν όχι στο σύνολο, της σκοτεινής ύλης».
Οι ερευνητές τονίζουν ότι θα απαιτηθεί πολύ περισσότερη ανάλυση προτού εξαχθούν ασφαλή συμπεράσματα σχετικά με το σήμα και την πιθανή σύνδεσή του με τη σκοτεινή ύλη.
Προς το παρόν, η επιβεβαίωση εξαρτάται από το αν το LIGO και οι διεθνείς συνεργάτες του θα ανιχνεύσουν παρόμοια γεγονότα στο μέλλον.
«Το LIGO κατέγραψε αυτό που αποτελεί πολύ ισχυρή ένδειξη ότι αυτού του τύπου οι μαύρες τρύπες υπάρχουν. Αλλά θα χρειαστεί να ανιχνεύσουμε ένα ακόμη τέτοιο σήμα ή ακόμη και αρκετά άλλα για να αποκτήσουμε την αδιαμφισβήτητη επιβεβαίωση ότι είναι πραγματικές», δήλωσε ο Cappelluti.
«Αυτό όμως που είναι σαφές είναι ότι δεν μπορούν να αποκλειστούν ως πραγματικές» κατέληξε ο ίδιος.
Από τους πρωτοπόρους Σοβιετικούς στη σύγχρονη αστρονομία βαρυτικών κυμάτων
Η ιδέα των πρωταρχέγονων μαύρων τρυπών ανάγεται στους Σοβιετικούς επιστήμονες Yakov Zeldovich και Igor Novikov, οι οποίοι τις πρότειναν για πρώτη φορά κατά την εποχή του Ψυχρού Πολέμου.
Στις αρχές της δεκαετίας του 1970, ο Stephen Hawking ανέπτυξε περαιτέρω την ιδέα, προτείνοντας ότι μεγάλος αριθμός τέτοιων αντικειμένων θα μπορούσε να υπάρχει, να εκπέμπει ακτινοβολία και ενδεχομένως να εξηγεί τη σκοτεινή ύλη.
Το LIGO παρείχε αργότερα τις πρώτες παρατηρησιακές ενδείξεις που θα μπορούσαν να υποστηρίξουν αυτές τις μακροχρόνιες θεωρίες.
Στις 14 Σεπτεμβρίου 2015, το παρατηρητήριο πραγματοποίησε την πρώτη άμεση ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων, ανοίγοντας ένα νέο κεφάλαιο στην αστρονομία και επιβεβαιώνοντας μια βασική πρόβλεψη της θεωρίας της γενικής σχετικότητας του Albert Einstein.
Το LIGO αποτελείται από δύο εγκαταστάσεις που βρίσκονται στο Hanford της Ουάσινγκτον και στο Livingston της Λουιζιάνα.
Μαζί με τον ανιχνευτή Virgo στην Ιταλία και το υπόγειο παρατηρητήριο KAGRA στην Ιαπωνία, σχηματίζει τη συνεργασία LVK.
Αυτό το δίκτυο αναζητά μαύρες τρύπες, περιοχές του διαστήματος όπου η βαρύτητα είναι τόσο ισχυρή ώστε τίποτα, ούτε καν το φως, δεν μπορεί να διαφύγει.
Τα παρατηρητήρια νέας γενιάς θα δοκιμάσουν τη θεωρία των πρωταρχέγονων μαύρων τρυπών
Οι προγραμματισμένες αναβαθμίσεις θα βελτιώσουν την ευαισθησία του LIGO και ενδέχεται να του επιτρέψουν να ανιχνεύσει περισσότερα ασυνήθιστα σήματα.
Παρ’ όλα αυτά, το παρατηρητήριο δεν σχεδιάστηκε για να παρατηρεί απευθείας βαρυτικά κύματα από τη Μεγάλη Έκρηξη.
Οι δύο ανιχνευτές του σε σχήμα L, καθένας από τους οποίους διαθέτει βραχίονες κενού μήκους 2,5 μιλίων (4 χιλιομέτρων), είναι βελτιστοποιημένοι για την ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων υψηλής συχνότητας που παράγονται από σχετικά πρόσφατα βίαια κοσμικά γεγονότα.
Μελλοντικά όργανα θα είναι σε θέση να διερευνήσουν πολύ πρωιμότερες περιόδους της κοσμικής ιστορίας, σημείωσε ο Cappelluti.
Η Διαστημική Κεραία Συμβολομέτρου Λέιζερ (LISA) του Ευρωπαϊκού Οργανισμού Διαστήματος (ESA), η οποία προγραμματίζεται να εκτοξευθεί το 2035, αναμένεται να ανιχνεύσει βαρυτικά κύματα που προέρχονται από ορισμένες από τις αρχαιότερες εποχές μετά τη Μεγάλη Έκρηξη.
Ένα άλλο έργο, το Cosmic Explorer, βρίσκεται επί του παρόντος στο στάδιο του σχεδιασμού.
Το επίγειο αμερικανικό παρατηρητήριο αναμένεται να είναι 10 φορές πιο ευαίσθητο από το LIGO, επιτρέποντάς του να ανιχνεύει συγχωνεύσεις μαύρων τρυπών και άστρων νετρονίων που χρονολογούνται από την εποχή κατά την οποία σχηματίστηκαν τα πρώτα άστρα.
(Αναφορά: «Επιπτώσεις για τη Σκοτεινή Ύλη από Πρωταρχέγονες Μαύρες Τρύπες, με βάση μία και μόνο ανίχνευση βαρυτικών κυμάτων υποηλιακής μάζας στο LVK O1–O4» των Alberto Magaraggia και Nico Cappelluti, 27 Μαρτίου 2026, The Astrophysical Journal.
DOI: 10.3847/1538-4357/ae48f9)
www.worldenergynews.gr
