Šogad novērojumus uzsāks Džeimsa Veba vārdā nosauktais kosmiskais teleskops. Astronomu kopienā patīkams satraukums jaušams jau tagad, un darba grafiks pirmajam darba ciklam saplānots. Viens no plašākā sabiedrībā vislabāk zināmajiem astrofiziķiem aizvien ir pirms dažiem gadiem mirušais Stīvens Hokings – daudzu aizraujošu ideju autors. Nu Veba teleskops, iespējams, vienu no neparastākajām Hokinga idejām ļaus palikt zem lupas un tā kārtīgi pārbaudīt, vēsta "Space.com".
Visums ir krietni par smagu. Nu, labi, ne gluži, bet tomēr – saskaņā ar šobrīd plaši pieņemtām aplēsēm, vien 15% no Visumā esošās matērijas ir tā, ko varētu dēvēt par "normālu" matēriju. Pārējie 85% ir tā sauktā tumšā matērija – tā neizstaro nekādu elektromagnētisko starojumu, nemijiedarbojas ar šo starojumu tiešā veidā, kā arī nav tiešā veidā novērojama ar optiskām metodēm vai radioastronomijas metodēm. Taču tā eksistē, un par to visai droši ir vairums astrofiziķu – par tumšās matērijas eksistenci liecina gravitācijas efekti. Turklāt arī tumšā matērija ir "atbildīga" vien par 27% no Visuma kopējā masas un enerģijas sastāva. Gandrīz 70% atvēlēti hipotētiskajai tumšajai enerģijai.
Kaut vairums kosmologu uzskata, ka tumšā matērija patiešām eksistē, izpratne par to, kāda ir šīs eksotiskās parādības daba, īpašības un izcelsme, jau ir daudz "tumšāka bilde" (izvēloties kontekstam piemērotu tēlainās izteiksmes līdzekli). Versijas ir vairākas, un viena no pretrunīgi vērtētajām ir arī Hokinga (attēlā zemāk) un viņa kolēģa Bernarda Kara kontā. Hokings un Kars jau 70. gados izteica versiju, ka tumšā matērija varētu būt saistīta ar tā dēvētajiem pirmatnējiem melnajiem caurumiem. Ja šobrīd Visumā melnie caurumi veidojas vien masīvu zvaigžņu bojāejas rezultātā, tad hipotētiskie pirmatnējie melnie caurumi radušies vēl pirms pirmajām zvaigznēm un galaktikām. Hokings nebija pirmais, kas izteica versiju par šādu melno caurumu eksistenci, taču 1971. gadā pirmais padziļināti pētīja to iespējamos izcelsmes mehānismus.
2021. gada izskaņā Hokinga darbu turpināja trīs pētnieki – Maiami Universitātes fiziķis Niko Kapeluti, Jeila Universitātes astronome Prijamvada Natarajana un Eiropas Kosmosa aģentūras pētnieks Gunters Hasingers.
"Mūsu pētījums modelē, kā varētu izskatīties agrīnais Visums, ja tumšo matēriju veidotu nevis nezināmas daļiņas (viena no versijām par tumšo matēriju ir, ka tā sastāv no mums vēl nezināmām subatomiskām daļiņām), bet gan melnie caurumi, kas veidojušies jau uzreiz pēc Lielā sprādziena, kā to 70. gados minēja Hokings," Maiami Universitātes vietnē spriež pētījuma līdzautors Kapeluti. Ja tumšā matērija tik tiešām saistīta ar tā dēvētajiem pirmatnējiem melnajiem caurumiem, kas izkaisīti viscaur agrīnajā Visumā, tam būtu vairākas implikācijas.
Pirmkārt, šī teorija ir salīdzinoši vienkārša un, kā min Kapeluti, lai izskaidrotu tumšo matēriju, nevajadzētu nekādu "jaunu fiziku" un veselu "zoodārzu ar jaunām elementārdaļiņām".
Ilustrācija: Eiropas Kosmosa aģentūra
Otrkārt, kosmologi nu varētu nonākt tuvāk atbildei par to, kā Visumā tik ātri varēja "izaugt" milzīgi supermasīvie melnie caurumi. "Ņemot vērā tos melno caurumu veidošanās mehānismus, kurus novērojam šobrīd modernajā Visumā, supermasīvajiem melnajiem caurumiem nebūtu gana daudz laika, lai izveidotos. Tāpat tas palīdzētu atbildēt uz jautājumu, kāpēc galaktikas masa vienmēr ir proporcionāla galaktikas centrā esošā supermasīvā melnā cauruma masai," skaidro Kapeluti.
Prijamvada Natarajana uzsver, ka šis darbs eleganti apvieno divas problēmas, pie kuru risināšanas viņš strādā – tas pievēršas gan pašas tumšās enerģijas izcelsmes un īpašību izzināšanai, gan arī melno caurumu veidošanās un attīstības izzināšanai. "Tas atrisina šo jautājumu ar vienu vēzienu," skaidro Natarajana. "Pirmatnējie melnie caurumi, pavisam iespējams, varētu būt tās "sēklas", no kurām izauguši supermasīvie melnie caurumi, arī tas, kas ir mūsu galaktikas centrā," piebilda astrofiziķis.
Pagaidām šis darbs, kurš publicēts pirmsdrukas resursā "arXiv", ir vien matemātisks modelis. Taču modelis, kuru visai drīz varētu pārbaudīt jau ar novērojumiem. Te talkā nāks jaunās paaudzes gravitācijas viļņu detektori, tostarp LISA ("Laser Interferometer Space Antenna") un arī nupat palaistais Džeimsa Veba kosmiskais teleskops. Apvienojot šo instrumentu unikālās iespējas, astronomi beidzot drīzumā varētu iegūt gana daudz informācijas puzles gabaliņus, lai saliktu kopā skaistu bildi par to, kā agrīnajā visumā radās pirmās zvaigznes, galaktikas un galu galā – tumšā matērija.
Seko "Delfi" arī Instagram vai YouTube profilā – pievienojies, lai uzzinātu svarīgāko un interesantāko pirmais!
