Primární černá díra je hypotetický typ černé díry , která nevznikla v důsledku gravitačního kolapsu velké hvězdy, ale v superhusté hmotě v době počáteční expanze vesmíru .
Podle modelu velkého třesku byly po tzv. Planckově éře tlak a teplota ve vesmíru supervysoké [1] . Za těchto podmínek byly jednoduché fluktuace v hustotě hmoty dostatečně velké, aby daly vzniknout černým dírám. Ačkoli se většina oblastí s vysokou hustotou od sebe vzdálila kvůli expanzi vesmíru , prvotní černé díry, které jsou stabilní, mohly přežít do současnosti.
Kosmologové navrhli, že prvotní černé díry s hmotností od 10 14 kg do 10 23 kg [2] mohou představovat temnou hmotu [3] [4] . Jedná se o nejtěžší kandidáty na roli částic temné hmoty [5] . Černé díry s těmito hmotnostmi (typický rozsah hmotnosti asteroidů ) zahrnují objekty, které jsou dostatečně malé na to, aby přežily do současnosti, ale dostatečně velké, aby odpovídaly pozorovanému efektu gravitační čočky .
Jedním z možných způsobů, jak odhalit primordiální černé díry, je sledovat jejich Hawkingovo záření . Stephen Hawking v roce 1974 navrhl, že by v galaktické oblasti halo naší Galaxie mohlo existovat velké množství malých prvotních černých děr . Podle hypotézy všechny černé díry vyzařují Hawkingovo záření v množství nepřímo úměrném jejich hmotnosti. Jak toto záření snižuje jejich hmotnost, černé díry s velmi malými hmotnostmi se rychle „vypaří“ a v konečné fázi produkují explozi ekvivalentní výbuchu vodíkové bomby o síle milionů megatun [6] . Na druhou stranu stabilní černá díra o hmotnosti asi 3 hmotností Slunce nemůže během existence Vesmíru ztratit svou hmotnost (bude to trvat asi 10 69 let). Ale protože primordiální černé díry nevznikají kolapsem hvězd, mohou mít libovolnou velikost a černá díra o hmotnosti asi 10 11 kg bude mít životnost přibližně stejnou jako stáří vesmíru (asi 13 miliard let). Pokud takové černé díry o nízké hmotnosti vznikly v dostatečném počtu během Velkého třesku, měli bychom být schopni některé z nich pozorovat dnes. Fermiho kosmický dalekohled Gamma Ray , vypuštěný na satelitu NASA v červnu 2008, byl speciálně navržen k hledání „vypařujících se“ prvotních černých děr. Pokud ale Hawkingovo záření ve skutečnosti neexistuje, bylo by odhalení prvotních černých děr extrémně obtížné, ne-li nemožné, kvůli jejich malé velikosti a gravitaci .
Bylo navrženo [7] [8] , že mikroskopické černé díry o hmotnosti řádu nukleonu a obrovských rychlostech mohou volně pronikat Zemí bez škodlivých následků pro ni, a přitom produkovat znatelný akustický signál.
Dalším způsobem, jak odhalit primordiální černé díry, je pozorování povrchu hvězd . Pokud černá díra prochází viditelnou hvězdou, hustota této hvězdy může zaznamenat pozorovatelné fluktuace [9] [10] .
Odpařování primordiálních černých děr bylo navrženo jako jedno z možných vysvětlení záblesků gama záření . Mezi další kosmologické problémy, které by mohly být vyřešeny primordiálními černými dírami, patří problém temné hmoty , problém stěny kosmologické domény [11] a problém kosmologického monopolu [12] . Protože primordiální černé díry mohou mít libovolnou velikost, otázka o nich je také relevantní, když uvažujeme o vzniku galaxií .
I když studium primordiálních černých děr neřeší výše uvedené problémy, identifikované černé díry (od roku 2010 je potvrzena existence pouze dvou černých děr o průměrné hmotnosti ) vám umožňují nastavit limity pro spektrum fluktuací hustoty při raná fáze existence vesmíru.
Podle obecné teorie relativity by se nejmenší primordiální černé díry již měly „vypařit“, ale pokud se nacházejí ve čtyřrozměrném prostoru , kde, jak předpovídala teorie strun , gravitační síla nepůsobí v malých měřítcích, tím se „velmi výrazně zpomalí odpařování » [13] . To může znamenat, že v současné době je v naší galaxii několik tisíc prvotních černých děr. Fermiho kosmický dalekohled Gamma Ray , vypuštěný na satelitu NASA v červnu 2008, se používá k testování této teorie . V případě výskytu určitého interferenčního vzoru gama záblesků to může být první nepřímé potvrzení existence prvotních černých děr a teorie strun.
| Černé díry | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Typy | |||||
| Rozměry | |||||
| Vzdělání | |||||
| Vlastnosti | |||||
| Modelky |
| ||||
| teorie |
| ||||
| Přesná řešení v obecné teorii relativity |
| ||||
| související témata |
| ||||
| Kategorie:Černé díry | |||||