Gravitační molekuly? Kolem dvojic černých děr možná obíhá temná hmota  
V molekulárním vodíku se kolem 2 atomových jader rozprostírá elektronové pole, které vyjadřuje výskyt elektronů. Podle astrofyziků si podobně můžeme představit těsné dvojice černých děr, kolem nichž se mohou rozprostírat skalární pole temnohmotových „částic“. Byly by jako molekulární černé díry nebo jako gravitační molekuly, které možná odhalíme soudobými gravitačními observatořemi.
Supermasivní černé díry těsně před srážkou. Kredit: NASA's Goddard Space Flight Center.
Supermasivní černé díry těsně před srážkou. Kredit: NASA's Goddard Space Flight Center.

Černé díry jsou extrémní v řadě věcí. Například jsou extrémně jednoduché. Jak trefně píše Paul Sutter v Live Science, jsou to prostě … díry. Které je možné vyčerpávajícím způsobem popsat hmotností, elektrickým nábojem a rotací. Kromě toho, že jejich jednoduchost je provokací namířenou proti fyzikům, tak také dovoluje, abychom si s konceptem černých děr hráli a zkoušeli, co všechno snese.

 

Miguel Zilhao. Kredit: CENTRA.
Miguel Zilhao. Kredit: CENTRA.

Miguel Zilhao z portugalského výzkumného centra CENTRA (Center for astrophysics and gravitation) a jeho spolupracovníci udělali z dvojic černých děr, přinejmenším ve svých výpočtech, přízračné gravitační molekuly, kolem nichž krouží podivnosti z temné hmoty jako by to byly elektrony v molekulárním vodíku (H2). Zní to jako neškodná zábava, ale podobné objekty a úvahy o nich by nás mohly dovést k odhalení temné hmoty a pochopení skutečné povahy časoprostoru.

 

Základem fyzikální ekvilibristiky Zilhaova týmu je pole. V tomto případě skalární pole (scalar field), tedy vlastně funkce přiřazující každému bodu prostoru skalár, veličinu s hodnotou plně určenou jediným číselným údajem. Klasickým příkladem skalárního pole je pole teploty v prostředí. V každém bodě dosahuje teplota jedné konkrétní hodnoty. Pokud jde o částicovou fyziku, tak ta popisuje atom jako nepatrné atomové jádro, které je obklopené elektronovým polem, vyjadřujícím výskyt elektronů. Toto pole reaguje na přítomnost jádra a elektrony se mohou objevit jen na některých místech. Platí to i pro elektrony kolem molekul tvořených 2 atomy, jako je například molekulární vodík.

 

Objevíme temnou hmotu na orbitě binárních černých děr? Kredit: NAOJ.
Objevíme temnou hmotu na orbitě binárních černých děr? Kredit: NAOJ.

A podobně si lze představit i černé díry. Singularita odpovídá atomovému jádru a okolí černé díry si lze představit jako skalární pole, v němž se částice či hmota mohou nacházet jen na určitých místech. Zilhao a spol. zjistili, že to tak teoreticky může fungovat i kolem dvojic černých děr. A že v takovém případě se skalární pole kolem černých děr mohou překvapivě podobat elektronovým polím v molekulách. Proto tomu Zilhao a spol. říkají „gravitační molekuly“.

 

Proč tolik rozruchu kolem skalárních polí? Jde o to, že jak temná hmota, tak i temná energie, po jejichž identitě stále komplikovaně pátráme, by mohly být tvořeny jedním nebo i více skalárními poli. Tak jako jsou elektrony vlastně tvořeny elektronovým polem. Jestliže je temná hmota (případně temná energie) skutečně tvořena skalárním polem či poli, tak výsledky Zilhaova týmu vlastně znamenají, že by temná hmota na orbitě binárních černých děr mohla existovat v dost divné podobě temných „částic“, které by se podobaly elektronům na orbitě atomových jader.

 

Pokud to všechno platí a binární černé díry obíhají bizarní temnohmotové „částice“, tak bychom se o nich, poněkud překvapivě, mohli dozvědět. Dvojice černých děr se přece čas od času srážejí a splývají do sebe. A my takové srážky už nějaký čas odposloucháváme. Pokud černé díry opřádají temná skalární pole, mělo by to ovlivnit vznikající gravitační vlny při srážce. Prý bychom to mohli rozeznat s již existujícími gravitačními observatořemi.

 

Literatura

Live Science 9. 11. 2020.

arXiv:2010.00008.

Datum: 09.11.2020
Tisk článku

Stručná historie času - Hawking Stephen
 
 
cena původní: 249 Kč
cena: 209 Kč
Stručná historie času
Hawking Stephen
Související články:

První snímek černé díry: Jaké zásadní otázky nezodpověděl?     Autor: Stanislav Mihulka (11.04.2019)
Temnota na druhou: Jsou černé díry z temné energie?     Autor: Stanislav Mihulka (12.09.2019)
Největší harddisky ve vesmíru? Černé díry by mohly být jako hologramy     Autor: Stanislav Mihulka (07.06.2020)



Diskuze:

Temná Víra

Martin Zeithaml,2020-11-12 09:23:28

Žádná temná hmota ani energie není, jen její výzkum je finanční černá díra. A zastánci této víry jsou jako náboženská sekta která zatluče do zemně jakýkoliv pokus o jinou teorii. Už v roce 2012 se přesným měřením okolí sluneční soustavy zjistilo že se všechny objekty pohybují tak jak mají bez gravitačního působení temné hmoty, tedy že minimálně ve sluneční soustavě a jejím okolí žádná temná hmota není. Naštěstí heretické hnutí získává stále více příznivců.

Odpovědět


Re: Temná Víra

Pavel Hudecek,2020-11-13 18:58:29

Mě se temná hmota taky moc nelíbí a vůbec by mě nepřekvapilo, kdyby jednoho dne byla přemístěna do sbírek zábavných historek o klikaté cestě poznání. Ale vzhledem k tomu, že se má nacházet hlavně v prstenci okolo galaxie, tak bych řekl, že nezměření jejího lokálního vlivu v naší soustavě její existenci nevyvrací.

Odpovědět

otazka

Tibor S.,2020-11-10 21:10:13

Inak by ma zaujimalo preco existuju maximalne len dvojice ciernych dier, preco nie je niekde napriklad trojica, stvorica alebo dve dvojice pripadne zhluk viacerych ciernych dier, ci je to krajne nepravdepodobne aby sa stretlo naraz viac ciernych dier ? Pripadne by sa jednalo v minulosti skor len o zhluk primordialnych CD, ktore su uz zlucene do vacsich ?

Odpovědět


Re: otazka

Alois Všeználek,2020-11-10 21:33:35

Protože by museli mít na chlup stejnou velikost a vzdálenost.

Odpovědět


Re: otazka

Pavel Hudecek,2020-11-13 18:53:53

Pochopitelně existují i jiné počty, ale jsou okolo toho nějaké složitosti, samozřejmě úplně stejné, jako s hvězdami, planetami a měsíci.

Pokud budou 3 a více objekty podobné hmotnosti nějak obíhat v podobných vzdálenostech, nastává tzv. problém tří těles. Spočívá v tom, že dráhy jsou nestabilní, dlouhodobě nepredikovatelné a soustava se časem nějakých členů zbaví.

Ale nic nebrání tomu, aby dva objekty obíhaly blízko sebe a někde mnohem dál obíhal třetí. Stejně tak není problém, aby mnoho menších objektů obíhalo okolo velkého.

Odpovědět

Sci-fi?

Tomáš Novák,2020-11-10 14:35:42

Také vám vývoj v astrofyzice z posledních let připomíná spíše sci-fi literaturu než vědu? :-)

Odpovědět

Fleky

Alois Všeználek,2020-11-09 21:48:05

To nám ještě scházelo, olejové skvrny temné hmoty na vlnách, kdo má ty lasery furt čistit.
Nebo jsem to nepochopil?

Odpovědět

Preco H2?

Michal Varga,2020-11-09 20:39:16

Ako prisli na to, ze musi ist iba o dvojice ciernych dier?
Nieje to nahodov tak, ze to akoze plati vseobecne
a prave pre tie dvojice je mozne navrhnut experiment?

Odpovědět


Re: Preco H2?

Igi2 Menovatel,2020-11-10 10:39:39

Tiež si myslím, že temná hmota by mala obiehať aj okolo 1 čiernej diery a vytvárať analóg atómu vodíka. Akurát že to nevysiela gravitačné vlny a nemáme čo detekovať. Preto "molekula vodíka", a aj tá len v poslednom ťažení.

Odpovědět



Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace