Bosonové hvězdy. Kredit: SM Zoner AI.

Pokroky v kosmologii umožňují rekonstruovat detailní historii raných fází vesmíru, i když není zdaleka vše jasné. Vědci se intenzivně zabývají kosmologickou inflací, která měla prudce nafouknout zcela čerstvý vesmír i primordiální nukleosyntézou, kdy se v asi 10 sekund až 20 minut starém vesmíru skládala atomová jádra těžší než vodík. Období mezi inflací a nukleosyntézou ale zůstává do značné míry opomíjeno.

Pranjal Ralegankar. Kredit: University of Illinois Urbana-Champaign.

Do těchto vod se vydal tým, který vedl Pranjal Ralegankar z italského institutu SISSA (Scuola Internazionale Superiore di Studi Avanzati). Badatelé vyšli z hypotéz, podle nichž se v této fázi vesmíru odehrála raná éra s převládající hmotou (EMDE, Early Matter-Dominated Era). Výzkum ukázal, že v prvních sekundách po Velkém třesku byl jevištěm pro řadu pozoruhodných objektů.

Logo. Kredit: SISSA.

Ralegankar s kolegy jsou přesvědčeni, že když byl vesmír sotva sekundu starý, předtím, než došlo k primární nukleosyntéze, mohly tehdejší částice kondenzovat do hal hmoty. Tato hala by poté zkolabovala a vytvořila exotické objekty, jako první černé díry, bosonové hvězdy nebo kanibalské hvězdy.

Jak autoři vysvětlují, podle nich existuje pozoruhodná možnost, že ve zmíněném intervalu rané historie vesmíru se ve vesmíru dočasně stala dominantní formou existence hmota. V tomto scénáři vznikají hala hmoty, v nichž díky interakcím částic dochází ke gravotermálnímu kolapsu, jehož výsledkem jsou zmíněné exotické struktury.

Kanibalské hvězdy jsou podobné tradičním hvězdám s tím, že jim vnitřní energii nedodává jaderná fúze, ale anihilace částic. Spolu s nimi mohly být v sekundy starém vesmíru i bosonové hvězdy tvořené bosony. Ralegankar a spol. tvrdí, že by se bosonové hvězdy během pár dalších sekund zhroutily do primordiálních černých děr, které ale také mohly vzniknout přímo kolapsem hal hmoty.

Podle badatelů by hala hmoty během éry EMDE měly mít relativně malou hmotnost, menší než 10²⁸ gramů. Po gravotermálním kolapsu by z nich vznikly ještě menší primordiální černé díry. V určitých scénářích by tyto černé díry měly zhruba hmotu planetek a v takovém případě by mohly zodpovídat za prakticky veškerou temnou hmotu vesmíru. Jak říkají autoři studie, bylo by zajímavé pátrat po bosonových a kanibalských hvězdách v dnešním vesmíru, v němž by mohly vznikat zhroucení hal temné hmoty, která interaguje sama se sebou.

Video: Pranjal Ralegankar | Cannibal Domination and the Small-Scale Structure

Literatura

SISSA 9. 11. 2025.

Physical Review D 112: 083019.