Jak informuje Live Science, w latach 70. XX wieku Stephen Hawking wprowadził przełomową teorię, że czarne dziury mogą emitować promieniowanie podobne do ciepła wydobywającego się ze rozgrzanych obiektów. To zjawisko, znane jako promieniowanie Hawkinga, jest nadal teoretyczne z uwagi na bardzo niską moc emisji, zdefiniowaną 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, które obserwujemy dziś.

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

Czym są pierwotne czarne dziury?

Hawking połączył matematyczne ramy ogólnej teorii względności z mechaniką kwantową, aby zbadać fizykę czarnych dziur. Odkrył, że czarne dziury mogą emitować cząstki, takie jak 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 niewykrywalne przez obecne instrumenty.

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, aby wpłynąć na struktury kosmiczne, takie jak galaktyki i gromady.

Poszukiwanie reliktów Hawkinga

Naukowcy badali, jak relikty promieniowania Hawkinga mogą wpływać na obecny układ kosmiczny. Chociaż nie znaleźli bezpośrednich dowodów na istnienie tych reliktów, ich analizy pozwoliły na zawężenie 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" - stwierdzili fizycy. "Wymagamy więc, aby pierwotne czarne dziury wyparowały przed tym okresem, co daje nam górną granicę ich masy wynoszącą pięćset ton."

Pomimo braku bezpośrednich dowodów, naukowcy wciąż są pełni nadziei. Uważają, że przyszłe instrumenty o zwiększonej precyzji mogą wykryć te relikty, potwierdzając istnienie promieniowania Hawkinga i pierwotnych czarnych dziur, a także umożliwiając badania eksperymentalne ich właściwości.

Co to oznacza dla przyszłości kosmologii?

Odkrycia te mogą wstrząsnąć podstawami współczesnej fizyki i kosmologii. Jeśli udowodni się istnienie pierwotnych czarnych dziur i ich promieniowania, może to rzucić nowe światło na procesy formujące wszechświat oraz rozumienie grawitacji i mechaniki kwantowej. Żyjemy w fascynujących czasach, w których każda nowa informacja przybliża nas do zrozumienia tajemnic kosmosu!