Polowanie na wybuchające czarne dziury. LHAASO szykuje kolejną rundę
Kosmiczne eksplozje i tajemnice ciemnej materii. Chińskie obserwatorium LHAASO publikuje przełomowe dane o prymordialnych czarnych dziurach.
Czy czarne dziury mogły powstać tuż po Wielkim Wybuchu i dziś eksplodować na naszych oczach? Zespół naukowców z chińskiego obserwatorium LHAASO właśnie opublikował najdokładniejsze w historii wyniki poszukiwań wybuchów takich obiektów, tzw. prymordialnych czarnych dziur.
Czym w ogóle są prymordialne czarne dziury?
Prymordialne czarne dziury (PBH) to hipotetyczne obiekty, które mogły powstać w ekstremalnych warunkach tuż po Wielkim Wybuchu – nie w wyniku kolapsu gwiazdy, jak znane nam czarne dziury, ale w wyniku gęstościowych fluktuacji materii w młodym Wszechświecie. Teoria PBH pojawiła się już w latach 70., ale wciąż nie udało się zaobserwować żadnego z takich obiektów.
W zależności od masy początkowej PBH mogą dziś nadal istnieć lub, jeśli były wystarczająco lekkie, właśnie teraz kończyć swój żywot w spektakularnych wybuchach wywołanych tzw. promieniowaniem Hawkinga. Podczas tego procesu czarna dziura traci energię, emitując promieniowanie, aż do całkowitego zaniku.
Jak wygląda poszukiwanie PBH?
Właśnie takich zjawisk szukają naukowcy z chińskiego LHAASO – ogromnego obserwatorium na płaskowyżu w Syczuanie, które rejestruje wysokoenergetyczne promieniowanie gamma wprost z kosmosu. Obserwując tzw. prysznice powietrzne, czyli kaskady cząstek wtórnych powstających w atmosferze w wyniku zderzenia z fotonami gamma, LHAASO może wykrywać zjawiska związane z ekstremalnymi procesami astrofizycznymi.
Zespół przeanalizował dane z lat 2021-2024, pochodzące z wodnego detektora Czerenkow, czyli jednej z ważniejszych części infrastruktury LHAASO. Ich celem było uchwycenie krótkich, nagłych błysków promieniowania gamma, które mogłyby być sygnałem wybuchającej PBH. Choć nie udało się zarejestrować takiego zjawiska, zespół ustalił nowe, znacznie bardziej restrykcyjne limity dotyczące częstotliwości takich wybuchów.
Co wynika z najnowszych badań?
Nowe dane pozwoliły określić, że maksymalna liczba eksplozji PBH w naszym sąsiedztwie kosmicznym wynosi nie więcej niż 181 rocznie na każdy sześcienny parsek. To najbardziej rygorystyczne ograniczenie w historii badań PBH, aż dziesięciokrotnie dokładniejsze niż wcześniejsze. To oznacza, że jeśli PBH rzeczywiście istnieją, muszą być wyjątkowo rzadkie, a to z kolei podważa ich potencjalną rolę jako składnika ciemnej materii. Dla kosmologów i fizyków to cenna informacja, która zawęża pole możliwych teorii na temat składu Wszechświata i narodzin supermasywnych czarnych dziur.
Co dalej? W ruch pójdą nowe teleskopy i algorytmy
Jak czytamy na łamach PHYS.ORG, zespół z LHAASO nie zamierza się poddawać. W przyszłych analizach zamierzają wykorzystać sztuczną inteligencję do lepszego odfiltrowywania sygnałów zakłócających. Trwają także prace nad nowym zestawem teleskopów LACT, które znacznie poprawią precyzję pomiarów i rozdzielczość kątową. Choć naukowcy wciąż nie uchwycili żadnej wybuchającej prymordialnej czarnej dziury, to ich praca nie idzie na marne. Każde ograniczenie to krok w kierunku zrozumienia najgłębszych tajemnic naszego Wszechświata.
Przeczytaj także:
Polowanie na PBH to jedno z najbardziej ekscytujących przedsięwzięć współczesnej astrofizyki. Łączą teorię Hawkinga, pytania o naturę ciemnej materii i potęgę nowoczesnych obserwatoriów. LHAASO udowadnia, że nawet brak detekcji może być naukowym przełomem.
