Skrývá se temná hmota uvnitř neutronových hvězd? Kredit: NASA.

Jedním z možných kandidátů na stále záhadnou temnou hmotu jsou primordiální černé díry. Ty by mohly existovat od úsvitu vesmíru a v dostatečném množství by mohly vytvářet efekt temné hmoty. Vědci je usilovně hledají, zatím ale marně. Vlastně nepatří ke kandidátům, kteří teď mají nejlepší kurz sázek. Černé díry ale nemusejí být jen primordiální. Jsou každopádně stále relativně slibné, především proto, že je extrémně těžké je objevit, pokud se zrovna nekrmí hmotou.

Stuart L. Shapiro.

Kredit: University of Illinois.

Stuart Shapiro z americké University of Illinois at Urbana-Champaign a jeho kolegové přišli s nápadem, že by s temnou hmotou mohla souviset populace černých děr, které se mohou ukrývat uvnitř neutronových hvězd. A vyžírat je zevnitř, jako astrofyzikální paraziti. Pro endoparazitické černé díry existují dva scénáře. Podle jednoho z nich jde o primordiální černé díry, které pronikly do nitra neutronové hvězdy a už tam zůstaly. Druhý scénář počítá s tím, že by za určitých podmínek mohla do podoby malých černých děr kolabovat hmota uvnitř neutronových hvězd. Autoři mluví o „částicích temné hmoty“, které by mohly proniknout do neutronové hvězdy a tam zkolabovat do černé díry.

Pro primordiální černé díry to nevypadá příliš dobře. Kredit: NASA/ESA and G. Bacon (STScI).

Černá díra by měla nakonec neutrinovou hvězdu pozřít. Zatím není jasné, zda takové systémy s endoparazitickými černými dírami opravdu existují, Shapiro a spol. ale každopádně spočítali, jak dlouho by jim to mělo trvat (anglicky accretion rate). Pojídání neutronových hvězd modelovali pro černé díry různých velikostí – od hmotností o tři řády nižší než hmotnost neutronové hvězdy až po hmotnosti o devět řádů nižší. Neutronové hvězdy mohou dosahovat hmotnosti cca 2,3 Sluncí, takže šlo o černé díry o hmotnosti v rozsahu trpasličích planet.

Pro nerotující neutronovou hvězdu, parazitovanou nerotující černou dírou by požírání hmoty mělo mít kulovitý profil. Podle výpočtů Shapirova týmu by i velmi malé černé díry o hmotnosti kolem 10^-21 Slunce měly kompletně vyžrat neutronovou hvězdu, za kratší dobu než uplynula od Velkého třesku. Vzhledem k tomu, že známe populace starých neutronových hvězd, tak to prakticky vylučuje scénář s primordiálními endoparazitickými černými dírami. Celou myšlenku endoparazitických černých děr to ale nepotápí.

Literatura

Science Alert 23. 2. 2021.

arXiv:2102.09574.s