Temnou hmotu hledáme všude možně. Úsilí fyziků je heroické, přesto stále marné. Neobvyklí kandidáti, i na poměry odvázaných hypotéz o temné hmotě, by se mohli ukrývat v nitru běžných hvězd. Astrofyzik Earl Bellinger z německého Max-Planck-Institut für Astrophysik a americké Yale University spolu s kolegy navrhuje, že by ve hvězdách podobných Slunci mohly sídlit černé díry, které tam celé věky polykají hmotu a pomalu rostou.
Autoři studie nezastírají, že je to velice hypotetická záležitost. Každopádně ale zkoumali, jak by takový parazitismus ovlivňoval hostitelské hvězdy a jak bychom to mohli poznat. Jejich závěry jsou poměrně překvapující.
Dospěli k tomu, že by takové objekty, tedy hvězdy parazitované zevnitř černou dírou, mohly existovat až nečekaně dlouhou dobu. Nejmenší z takových černoděrových parazitů by se na hostitelské hvězdy prakticky nijak neprojevovali. Masivnější parazité by mohli mít pro dotyčnou hvězdu celou různé důsledky, které bychom mohli pozorovat. Podle Bellingera a spol. by v tomto směru mohla pomoci především asteroseismologie, tedy výzkum „seismických“ otřesů hvězd.
Jak původně v sedmdesátých letech navrhl Stephen Hawking a pak rozpracovali další vědci, krátce po Velkém třesku mohly vzniknout první, primordiální černé díry. Pokud k tomu opravdu došlo a pokud takové černé díry přežily do dnešní doby, mohly by být součástí vysvětlení temné hmoty. Problém je ovšem v tom, že je jaksi nemůžeme najít. Stále jde o velmi kontroverzní věc.
Podle některých odborníků by mohly sedět uvnitř neutronových hvězd a vysávat je jako extrémní kosmické tasemnice. Bellinger a jeho spolupracovníci tento koncept pozměnili a předpokládají „endoparazitické“ černé díry nikoliv v oharcích mrtvých hvězd, ale přímo v nitru „živých hvězd,“ které vesele fúzují hvězdné palivo. Hawking dokonce původně navrhl, že by primordiální černou díru mohlo obsahovat i naše Slunce.
Bellingerův tým to projel simulacemi, prvními svého druhu. Zjistili, že malé endoparazitické černé díry by měly problémy s růstem. Trvalo by jim dlouhé miliardy let, než by sežraly hostitelskou hvězdu. Pokud by ale taková černá díra měla hmotnost řekněme trpasličí planety, byla by mnohem žravější. Kdyby požírala hvězdu podobnou Slunci, vznikl by uvnitř nešťastné hvězdy „vnitřní“ akreční disk a vytvářelo by to ohromné množství tepla a dalšího záření.
Během 1 miliardy let by černá díra vyžrala hvězdu natolik, že by „hvězdný motor“ už nepoháněla jaderná fúze, ale energie vnitřního akrečního disku. Záření takové hvězdy, kterou Bellinger a spol. označují jako „Hawkingova hvězda,“ by tedy vlastně vyráběla černá díra.
Hawkingova hvězda by se kupodivu chovala téměř jako normální hvězda, ale s několika významnými rozdíly. Její vnější vrstvy by se nafoukly, jako když hvězda podobná Slunci přejde do fáze červeného obra. Červená Hawkingova hvězda by ale byla o něco chladnější, než by měl červený obr být.
Je pozoruhodné, že jsme v Mléčné dráze už objevili anomálně chladné červené obry. Astronomové jim přezdívají „červení opozdilci“ (Red stragglers). Bellinger s kolegy tudíž naléhavě doporučují, abychom červené opozdilce důkladně prozkoumali s využitím hvězdné seismologie a hledali možné stopy přítomnosti černoděrového motoru v jejich nitru.
Video: IvS seminar: Earl Bellinger (29/10/2021)
Video: What If (Tiny) Black Holes Are Everywhere?
Literatura
Tvoří temnou hmotu černé minidíry z úsvitu vesmíru?
Autor: Stanislav Mihulka (08.04.2018)
Dělají nám temnou hmotu primordiální černé díry zrozené z mnohovesmíru?
Autor: Stanislav Mihulka (29.12.2020)
Neutronové hvězdy mohou být zevnitř vyžírány malými černými dírami
Autor: Stanislav Mihulka (25.02.2021)
Diskuze:
Nerozumím
Florian Stanislav,2023-12-16 20:07:16
http://fyzika.jreichl.com/main.article/print/1160-primordialni-cerne-diry-a-bile-diry
Krátce po Velkém třesku mohly panovat v raném vesmíru takové podmínky, že se vytvořila místa s velmi nehomogenním rozložením hmoty a tlaku. Část hmoty mohla být tak stlačena pod svůj gravitační poloměr a mohla tak vzniknout černá díra o hmotnosti mnohem menší než je hmotnost Slunce. Pozorování ale naznačují, že tento typ černých děr neexistuje.
Komentář : Stáří Slunce je asi 4,6 miliardy let a stáří ( = počátek) vesmíru asi 13,7 miliardy let. Takže asi tak 9 miliard let rozdíl.
Článek : " navrhuje, že by ve hvězdách podobných Slunci mohly sídlit černé díry, které tam celé věky polykají hmotu a pomalu rostou...že by naše staré dobré Slunce mohlo obsahovat „endoparazitickou“ primordiální černou díru. "
Re: Nerozumím
Jirka Naxera,2023-12-16 22:34:21
A cemu presne nerozumite? Ta cerna mikrodira prakticky neinteraguje, a 9Gy pro ni je jako okamzik. Tam by spis bylo zajimave teoreticke zduvodneni, jak to, ze se usadila prave v protohvezde (je obrovsky husta, a neexistuje pro ni zadne treni, jen zakon zachovani hybnosti - proste jen velmi tezko si dovedu predstavit, ze by ji pohlcena hmota, prakticky "vytrzena" z okoli maximalne stovek gravitacich polomeru, mohla dostatecne zbrzdit).
Jinak ja mam problem nekde jinde - energii generujici akrecni disk muzeme "primo" pozorovat - pak by ale nesedela energie a mnozstvi slunecni neutrin, ktere odpovidaji termojaderne fuzi v pp retezci, nebo mi neco nedochazi?
Re: Re: Nerozumím
Florian Stanislav,2023-12-16 23:33:30
No právě, 9 miliard let černá primordiální dirka nereaguje a najednou si vzpomene při vzniku Slunce, že bude v jeho středu.
Temné hmoty je 5x víc jak baryonové, část baryonové hmoty ( řekněme polovina) je svítící a část svítící hmoty má být ve hvězdách podobných Slunci. I kdyby tomu tak bylo, tak primordiální černé díry ve hvězdách typu Slunce, tak je to řádově procento baryonové + temné hmoty, takže vysvětlení temné hmoty to neřeší.
Re: Re: Re: Nerozumím
Jirka Naxera,2023-12-17 07:51:12
To mate (alespon o tom, co jsem nekde slysel/cetl) pravdu, reseni temne hmoty to skoro urcite neni.
Hlavni argument tam byl, ze pokud by tech cernych minidirek bylo dostatecne mnozstvi, tak bychom si toho uz davno vsimli mikrocockovanim.
(A druhy argument, co me napada proc mate pravdu, kdyby ta cerna dira uvnitr slunce mela nezanedbatelnou hmotnost, tak by to bylo na prvni pohled jasne uz podle obeznych drah planet.)
Na druhou stranu (ac bych rekl, ze jde o typickou nemoc popularizace, totiz vytazeni nejake hodne spekulativni hypotezy ktera zni zajimave) je pravda, ze vyloucit existenci primordialnich cernych der s nasimi znalostmi nemuzeme, a ze (nejsouce odbornikem tezko dokazu posoudit, jak moc je to problem) pokud mame nejake hvezdy, ktere se vymykaji znamemu, a tato hypoteza by je vysvetlovala s pozorovatelnymi dusledky, tak to nemusi byt zase marne.
Re: Re: Re: Re: Nerozumím
Florian Stanislav,2023-12-17 14:48:34
Píšete :"kdyby ta cerna dira uvnitr slunce mela nezanedbatelnou hmotnost, tak by to bylo na prvni pohled jasne uz podle obeznych drah planet"
No, pokud primordiální černá díra je ve Slunci od počátku, tak tehdy ani nyní ( kvůli stejné hmotnosti celkem) na pohyb planet nemá vliv.
Pášete : " pokud by tech cernych minidirek bylo dostatecne mnozstvi, tak bychom si toho uz davno vsimli mikrocockovanim."
Myslím, že ne, primordiálních minidirek by muselo být gigantické množství , aby měly vliv na celkové množství temné hnmoty ( pokud s ní souvisí), vznikly na začátku vesmíru a moc se nezvětšují, takže kamsi expandují ve ( vznikajícím) prostoročasu rozpínajícího se vesmíru.
Psal jste 16.12. :"10^12kg ma Schw. rozmer jadra atomu"
V tom vidím ploblém, v jádře atomu vládne silní jaderná síla ( drží pohoromadě gluony) asi na 1E-15 m velikosti jádra.
Schwarzschildův poloměr
http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/1155-schwarzschilduv-polomer
odvozen 1916 z Obecné teorie relativity, která ale není sjednocena s kvantovou teorií, kde je silná jaderná interakce. Schwarzschildův poloměr lze vyvodit i z Newtonovské mechaniky pro únikovou u rychlost = c, tedy se vztahuje ke gravitační síle, která je pro malé hmotnosti zanedbatelná a pro malé vzdálenosti platí kvantová mechanika.
Můj závěr :
Primordiální černé díry neřeší problém temné hmoty, jsou malé a nikdo je nepozoroval a stejně jako částice temné hmoty.
Re: Re: Re: Re: Re: Nerozumím
Jirka Naxera,2023-12-18 00:54:46
Jasne, tak jak pisete jsem to s tou CD v Slunci myslel - v souvislosti s chybejici temnou hmotou, kterou to nevysvetluje.
ad ten Schw polomer versus QCD - ale to prece nemusite nijak sjednocovat! QCD popisuje, jak pusobi barevny naboj, OTR zase jak pusobi "energeticky" naboj (hmotnost, hybnost, tlak), proste i v tak malem prostoru jsou to dve naprosto odlisne sily (jinak receno, ta mikrodirka je klasicky (ne-kvantovy) objekt, a hlavne jediny, ktery tam zakrivuje casoprostor, takze vezmete tu mikrodirku jako background, ktery generuje casoprostor, a v tom vzniklem zakrivenem casoprostoru pocitate klasickou kvantovou teorii pole.)
Kdy byste to musel "sjednocovat" (at uz sjednoceni existuje, nebo ne a pak je to nejaka ToE, ale to je jen o slovickach) by v principu prislo az tehdy, kdyz by tech casoprostoru bylo v superpozici vic a Vy jste musel integrovat pres ne - neboli v regionu kvantove gravitace. Ale na to je ta CD moc tezka (musela by byt ne moc radu tezsi nez Planckova hmotnost), a ostatni zucastnene energie naopak prilis nizke, aby generovaly nezanedbatelne zakriveni)
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Nerozumím
Florian Stanislav,2023-12-18 11:34:06
Chtěl jsem vyjádřit, že černé ( primordiální) díry v kvantových velikostech asi nejsou. Takže Schw. poloměr ( vyvozený z obecné relativity) aplikovat na velikosti atomu asi nelze, gravitační síly jsou tam slabé, jaderné silné a působí kvantová mechanika a Hawkingovo záření.
Aldebaran :
Primordiální černé díry – černé díry, které by měly mít rozměry elementárních částic a mohly by vznikat v raných fázích vývoje vesmíru. Jestliže existují, měly by díky Hawkingovu vypařování intenzivně zářit. Současné experimenty již vyloučily, že by těchto objektů mohlo být být více než 300 v krychlovém světelném roku.
http://fyzika.jreichl.com/main.article/view/1155-schwarzschilduv-polomer
Jeho graf černé díry v oblasti kvantové neuvádí.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Nerozumím
Jirka Naxera,2023-12-18 16:37:57
Musite to brat v souvislostech.
Mate pravdu, ze atom ma zanedbatelnou gravitaci, o tom piseme oba. Nicmene kdyz vezmete vetsi kopec a stlacite ho do velikosti jadra atomu (nebo, nechate primordialni procesy, aby to udelaly za Vas), tak dostanete cernou diru velikosti srovnatelne s tim atomem.
Takze cerna dirka sama o sobe je klasicka, ale co se deje kolem ni je tvrde v kvantove (nikoli ale kvantove-gravitacni) oblasti.
Proto tam vznika Hawkingovo zareni (to vznika kdekoli, kde se vyskytuje nejaky horizont *1), at uz gravitacni, nebo zpusobeny zrychlenim - pak se mu rika Unruhovo zareni ), zcela urcite tam budete muset kvantovat proces akrece apod., hypoteticky by asi mohl vzniknout i "gravi-atom *2) - Ale porad se jedna o kvantovou teorii pole v zakrivenem backgroundu.
1) Tak to je, pokud se budeme zbabele drzet ucebnic. Pred par mesici byl na Oslu clanek o studii, podle ktere k Hawkingove/Unruhove radiaci staci samotne zrychleni, i bez horizontu.
2) No vlastne ani ne. Hawkingovo zareni (vlnova delka radove odpovida schw. polomeru takze tvrde gama) by jakoukoli valencni castici hodne rychle odvalencnilo.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Nerozumím
Florian Stanislav,2023-12-18 18:41:34
No dobře, časoprostor ne úrovni velikosti atomů se může (gravitačně) zakřivovat.
https://www.aldebaran.cz/bulletin/2015_05_gra.php
Jde o to, co uvnitř té ČD velikosti atomu je. Pokud jsou tam nabité částice ( plazma?), tak elektromagnetické síly převažují např: proton- proton asi 1E+36 krát ve prospěch elektromagnetických sil, u elektronů ještě víc.
Slunce je navenek (elektricky) neutrální, a tak převažují síly gravitační.
K zakřivené časoprostoru na úrovni atomů.
Pro elementární částice je gravitace nejslabší silou a na malých škálách převládají ostatní interakce. Objekty se v mikrosvětě někdy chovají jako vlnění, jindy jako částice, mohou být v superpozici více stavů naráz, jejich parametry mohou nabývat jen určitých hodnot atd.
..Pokud by v experimentu byla použita řada shluků chladných atomů ( 5 mikrokelvinů) rozmístěných ve vzdálenostech 5 až 10 centimetrů, bylo by možné rekonstruovat zrychlení (časoprostorové zakřivení) s nebývalou přesností.
Můj názor : Co je uvnitř černé mikrodíry nevíme, určitě husto a nejspíš ne chladno, pokud tam teplotu lze definovat. Takže zakřivení časoprostoru chladným atomem kdesi na dálku proti atomu obrovské, nám moc neřekne o gravitačním zakřivení časoprostor uvnitř malinké ČD.
Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Re: Nerozumím
Jirka Naxera,2023-12-19 10:13:37
ad co uvnitr te cerne diry je - na tom prave VUBEC nezalezi ( https://en.wikipedia.org/wiki/No-hair_theorem ), ten problem (schw., u Kerrovy nebo Kerr-Newmannovy to neni pravda - i viz pred par clanky ta diskuse o singularitach v Kerrove cerne dire) "tlak" na horizontu diverguje k nekonecnu, takze konecne odpuzovani plasmy je "prebite" gravitaci.
Pak dalsi vec, jestli v ni byla plasma, tak jedine QG nebo jeste exotictejsi, vsak uz predtim to muselo projit fazi neutronoveho degenerovaneho plynu. Presne proto, ze pri extremnim stlaceni je stav p+p+e+e energeticky nevyhodnejsi nez n+n + 2 neutrina https://en.wikipedia.org/wiki/Compact_object#Neutron_stars
Navic, pokud ta cerna dira je nabita, tak stejne dlouho nezustane - ta mnohem silnejsi elmag. interakce udela mimo jine i to, ze z okoli velice rychle vycuca opacne naboje
proč tak pomalu...?
Ladislav Truska,2023-12-16 17:45:03
z fyziky jsem měl tedy trojku, ale od černé díry uprostřed hvězdy bych očekával něco jako rostoucí chuť k jídlu a to geometrickou řadou.. Neboli měla by být s hvězdou hotova raz, dva..
Re: proč tak pomalu...?
Ladislav Zima,2023-12-16 18:02:56
A nebude akreční disk starší padající hmoty odrážet tu novější? Ta hmota nepadá kolmo dolů.
Re: proč tak pomalu...?
Jirka Naxera,2023-12-16 22:38:45
Pokud by tou geometrickou radou rostla. Coz bude, akorat pro bezne predstavitelne konfigurace tam tau muzete mit v milionech az miliardach let naprosto v pohode.
Pred nedavnem jsme to tu pocitali, 10^12kg ma Schw. rozmer jadra atomu - to je strasne malinke, abyste se vubec trefil jinam nez do "diry v hmote". Pritom energii to vydava ve stovkach MW (pri rozmeru jadra atomu!) -> tam bude jen tlak zareni tak obrovsky, ze to hmotu i v jadre hvezdy bude navic velmi spolehlive rozfukovat od sebe.
Uprimne u takhle male diry (srovnatelna s Comptonovou delkou protonu/elektronu) neverim, ze vubec akrecni disk vznikne, to se bude muset o nekolik desitek radu dokrmit.
Re: Re: proč tak pomalu...?
Vojtěch Kocián,2023-12-18 07:16:45
Ta černá díra by musela být o hodně těžší. Kdyby měla 10^12 kg, velikost jádra atomu a Hawkingův výkon stovky MW, tak se vypaří velmi rychle (řádově tisíce let). A asi by se vypařovala i v jádru hvězdy rychleji než požírala její hmotu. Těžší černá díra už by teoreticky mohla přežít od Velkého třesku a i její zachycení hvězdou by bylo pravděpodobnější. Také už by se muselo víc počítat s tlakem záření z akrečního disku než z Hawkingova záření.
Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce
