Pirmykštės juodosios skylės (angl. PBH) – ypatinga juodųjų skylių rūšis, kuri, mokslininkų manymu, galėjo susiformuoti iš itin tankių subatominių medžiagos sankaupų vos per pirmąją sekundę po Didžiojo sprogimo. Naujas tyrimas skelbia, kad gali būti užfiksuotas pirmasis tiesioginis tokio objekto stebėjimas.
Nors galutiniams įrodymams gali prireikti metų, pati galimybė laikoma itin jaudinančia.
Įprastai juodosios skylės atsiranda, kai žvaigždė žūsta supernovos sprogime ir jos branduolys subliūkšta. Tačiau jau seniai svarstoma, kad pirmykštės juodosios skylės galėjo egzistuoti pačioje Visatos pradžioje – joms nereikėjo žvaigždės kaip „pradinės medžiagos“. Ilgą laiką tai buvo tik teorija, tačiau pastaraisiais metais daugėja užuominų, kurios leidžia manyti, kad tokie objektai gali būti realūs.
Dabar Majamio universiteto astrofizikai Alberto Magaraggia ir Nico Cappelluti praneša aptikę dar vieną galimą pirmykštės juodosios skylės kandidatą, pasitelkę Lazerinį interferometrinį gravitacinių bangų observatorijų tinklą „LIGO“, veikiantį dviejose vietose – Vašingtone ir Luizianoje.
„LIGO“ fiksuojamos gravitacinės bangos yra erdvėlaikio „raibuliai“, galintys kilti susidūrus dviem juodosioms skylėms. Tyrėjų analizuotas signalas rodė susidūrimą, kurio metu vieno objekto masė buvo mažesnė nei Saulės masė. Tai ypač svarbu, nes toks „posaulės“ masės objektas galėtų būti būtent pirmykštė juodoji skylė.
„Dažniausiai juodosios skylės susidaro po supernovos – masyvios žvaigždės mirties, – teigia N. Cappelluti. – Todėl jų masė gali svyruoti nuo kelių Saulės masių iki milijardų Saulės masių.“
Pasak mokslininkų, pirmykštės juodosios skylės turėtų būti gerokai mažesnės masės.
„Manome, kad mūsų tyrimas padės patvirtinti, jog [pirmykštės juodosios skylės] iš tiesų egzistuoja“, – sako N. Cappelluti.
Vis dėlto, norint tvirtai atsakyti, reikės papildomų tyrimų: signalą, pavadintą S251112cm, dar būtina išsamiau išanalizuoti. Tačiau, tyrėjų teigimu, pirmykštės juodosios skylės, kurios masė mažesnė nei Saulės, egzistavimas šiuo metu yra labiausiai tikėtinas paaiškinimas.
A. Magaraggia ir N. Cappelluti taip pat skaičiavo, kokio dažnio pirmykščių juodųjų skylių būtų galima tikėtis Visatoje, ir kaip dažnai jas teoriškai galėtų užfiksuoti „LIGO“. Šie skaičiavimai esą dera su duomenimis, kuriuos „LIGO“ renka nuo 2015 metų, kai pirmą kartą pradėjo aptikti gravitacines bangas.
„Bandėme įvertinti, kiek pirmykščių juodųjų skylių galėtų egzistuoti Visatoje ir kiek jų turėtų būti pajėgus aptikti „LIGO“, – teigia A. Magaraggia. – Mūsų rezultatai nuteikia optimistiškai. Prognozuojame, kad posaulės masės juodosios skylės, panašios į tą, kurią galėjo užfiksuoti „LIGO“, turėtų būti retos, ir tai atitinka tai, kaip retai iki šiol buvo stebėti tokie įvykiai.“
Kaip ir įprastos juodosios skylės, pirmykštės neleidžia iš jų pabėgti šviesai, todėl jas aptikti labai sunku. Be to, manoma, kad jos gali būti mažesnės už kitas juodąsias skyles – kai kuriais atvejais net prilygti asteroidų dydžiui.
Pridėjus dar ir tai, kad kalbama apie įvykius prieš milijardus metų, toks aptikimas prilygsta adatos paieškai kosminėje šieno kupetoje. Vis dėlto, jei pirmykštes juodąsias skyles pavyktų patikimai identifikuoti ir „sukataloguoti“, jos galėtų padėti paaiškinti kitą didžiulę kosmologijos mįslę – tamsiąją medžiagą.
Tamsioji medžiaga taip pat yra hipotetinė: tiesiogiai jos nematome, tačiau astrofizikai mano, kad ji gali sudaryti apie 85 proc. Visatos masės ir būti atsakinga už tai, kad kosminės struktūros laikytųsi kartu. Nors jos neįmanoma stebėti tiesiogiai, jos egzistavimą išduoda erdvės ir laiko elgsena.
Ekspertų manymu, pirmykštės juodosios skylės galėtų sudaryti didelę, o gal net ir didžiąją tamsiosios medžiagos dalį. Teoriškai jų turėjo būti neįtikėtinai daug: jos galėjo prasidėti nuo itin mažų dydžių ir ilgainiui „pasklisti“ po erdvės platybes.
Norint galutinai patvirtinti jų egzistavimą, reikės aptikti daugiau tokių objektų. Tikimasi, kad tai taps vis labiau įmanoma tobulinant „LIGO“ ir įjungiant naujus prietaisus, pavyzdžiui, Europos kosmoso agentūros projektą „Interferometer Space Antenna“ (LISA) – gravitacinių bangų detektorių, kurį planuojama paleisti 2035 metais.
„LIGO“ užfiksavo labai stiprių įrodymų, kad tokio tipo juodosios skylės egzistuoja, tačiau norint gauti neginčijamą patvirtinimą, reikės aptikti dar vieną tokį signalą – arba net kelis, – teigia N. Cappelluti. – Aišku viena: atmesti jų realumo nebegalime.“
Tyrimą planuojama publikuoti būsimame žurnalo The Astrophysical Journal numeryje.
