Hawking to przewidział. Są nowe ustalenia naukowców

Jak podaje Live Science, w latach 70. XX wieku Stephen Hawking wprowadził rewolucyjną koncepcję, że czarne dziury mogą emitować promieniowanie podobne do ciepła wydzielanego przez rozgrzane obiekty. To zjawisko, znane jako promieniowanie Hawkinga, pozostaje teoretyczne z powodu minimalnej mocy emisji obliczonej dla zwykłych i supermasywnych czarnych dziur.

Najnowsze badania opublikowane w "Journal of Cosmology and Astroparticle Physics" sugerują, że to nieuchwytne promieniowanie mogło znacząco wpłynąć na wczesną strukturę wszechświata. Naukowcy twierdzą, że pierwotne czarne dziury, które mogły istnieć krótko po Wielkim Wybuchu, mogły emitować intensywne promieniowanie Hawkinga, pozostawiając wykrywalne ślady w kosmosie, który obserwujemy dzisiaj.

"Istnieje intrygująca możliwość, że wczesny wszechświat przeszedł fazę, w której jego gęstość energii była zdominowana przez pierwotne czarne dziury, które następnie wyparowały przez promieniowanie Hawkinga" - napisali naukowcy w swoim badaniu.

Hawking połączył częściowo matematyczne ramy ogólnej teorii względności i mechaniki kwantowej, aby zbadać fizykę czarnych dziur. Odkrył, że czarne dziury mogą emitować cząstki, w tym fotony (światło). Ważne jest, że tempo emisji maleje wraz ze wzrostem masy czarnej dziury, co oznacza, że czarne dziury powstałe z zapadających się gwiazd oraz supermasywne czarne dziury emitują promieniowanie tak słabe, że jest ono niemożliwe do wykrycia obecnymi instrumentami.

Jednak wczesny wszechświat mógł zawierać znacznie mniejsze czarne dziury, każda o masie mniejszej niż 100 ton. Te tzw. pierwotne czarne dziury mogły emitować cząstki w tempie wystarczającym do wpływania na struktury kosmiczne, takie jak galaktyki i gromady.

Naukowcy badali, jak relikty Hawkinga mogą wpływać na obecny kosmiczny układ. Chociaż nie znaleźli bezpośrednich dowodów na istnienie tych reliktów, ich analiza pozwoliła ograniczyć właściwości zarówno cząstek, jak i pierwotnych czarnych dziur, które mogły je emitować.

"Jeśli istniała znacząca liczba wyparowujących czarnych dziur w okresie, gdy formowały się pierwsze jądra atomowe, przewidywana liczba jąder atomowych we wszechświecie byłaby nieprawidłowa" - napisali fizycy. "Wymagamy więc, aby pierwotne czarne dziury wyparowały przed tym okresem, co daje nam górną granicę ich masy wynoszącą 500 ton".

Chociaż obecne obserwacje nie potwierdziły istnienia reliktów Hawkinga, naukowcy pozostają optymistyczni. Wierzą, że przyszłe instrumenty o zwiększonej precyzji mogą wykryć te relikty, potwierdzając istnienie promieniowania Hawkinga i pierwotnych czarnych dziur oraz umożliwiając eksperymentalne badania ich właściwości.

Odkrycie reliktu Hawkinga otworzyłoby nowe możliwości badawcze w zakresie fizyki cząstek poza Modelem Standardowym i dostarczyłoby pierwszych dowodów obserwacyjnych na promieniowanie Hawkinga, wyparowanie czarnych dziur i pierwotne czarne dziury. To mogłoby znacząco poszerzyć naszą wiedzę o wczesnym wszechświecie.