Sedí malé černé díry v pěti dimenzích? Kredit: DESY, Science Communication Lab).

Černé díry známe jako fyzikální monstra, jejichž gravitace deformuje tři prostorové rozměry a taky čas. Nový výzkum naznačuje, že u těch nejmenších černých děr by to mohlo být ještě podivnější. Pokud v našem vesmíru existují i další rozměry, mohla by gravitace dostatečně malé černé díry proniknout i do pátého prostorového směru.

Luis Anchordoqui. Kredit: Lehman College.

Fyzik Luis Anchordoqui z Lehman College a jeho kolegové zkoumali, co by pro primordiální černé díry (PBH), samozřejmě stále jen hypotetické, v tomto ohledu znamenala temná dimenze ze stejnojmenného bránového modelu. Pokud PBH existují či existovaly, zřejmě se zrodily zhroucením hmoty v extrémně hustých oblastech velice mladého vesmíru. Jestli ale opravdu existují, byly by pro vědce velice cenné. Mohly by být „fosiliemi“ podmínek, které panovaly v době krátce po Velkém třesku. Nemluvě o tom, že by mohly tvořit minimálně část temné hmoty.

V bránových modelech, kterých je v rámci strunových teorií celá řada, je klíčovým konceptem brána (brane, původně membrane). Stručně řečeno, žijeme na 3+1 D bráně (3 prostorové rozměry plus čas), která může být součástí vícerozměrného prostoru světů nebo též bulku (anglicky bulk). Konkrétní model temné dimenze (Dark dimension) předpokládá další prostorový rozměr, který je natlačený do velmi malého měřítka, zhruba jednoho mikrometru. Běžná hmota by v modelu temné dimenze zůstávala uvězněná na naší bráně. Gravitace by takové omezení mít nemusela.

U běžných černých děr, jaké pozorujeme ve vesmíru, je mikrometrová vzdálenost jako nic. U dostatečně malé PBH už by to ale něco znamenalo. Pokud se horizont událostí malé primordiální černé díry zmenší pod měřítko temné dimenze, její gravitační pole by mohlo zasahovat i do pátého „srolovaného“ rozměru. Černá díra se by se v takovém případě stala pětidimenzionálním objektem.

Badatelé rovněž prověřili dva mechanismy, které mohly vytvořit PBH v raném vesmíru. První možností jsou prudké fázové přechody při rychlém ochlazování mladého vesmíru. Pak by to také mohl být kolaps hypotetických kosmických strun, poruch samotné struktury časoprostoru, které jsou nanejvýš fascinující, ale také jen hypotetické.

Logo. Kredit: Lehman College.

Výsledek byl v obou případech překvapivě podobný. U černých děr vzniklých fázovými přechody by při dostatečně malé velikosti byla čtyřrozměrná konfigurace nestabilní a přešla by do pětidimenzionální podoby. Tento proces souvisí s Gregoryho-Laflammeovou nestabilitou. PBH vzniklé kolapsem kosmických strun by byly pětirozměrné už „od narození.“

Pátý rozměr by navíc zásadně ovlivnil životnost primordiálních černých děr. Černé díry se postupně vypařují Hawkingovým zářením, ale 5D černé díry by se vypařovaly pomaleji než klasické 4D díry. Některé PBH vzniklé z kosmických strun by proto podle výpočtů mohly přežít téměř celý současný věk vesmíru, tedy 13,8 miliardy let. A jak se zdá, je ve hře možnost, že jsme svědky jejich posledních okamžiků.

Anchordoqui s kolegy se domnívají, že vypaření pětidimenzionální PBH by mohlo souviset s nesmírně energetickým neutrinem, které chytila observatoř KM3NeT na dně Středozemního moře. Je to sexy hypotéza. Částice vyzářené černou dírou by v takovém případě mohly uniknout do vyššího rozměru a následně vytvořit neutrino, které by dorazilo do našeho čtyřrozměrného světa. To by zároveň mohlo vysvětlovat absenci odpovídajícího vysokoenergetického fotonu ze stejného směru.

Video: Primordial Black Holes – Sixty Symbols

Video: String Theory Explained – What is The True Nature of Reality?

Literatura

Science Alert 24. 9. 2026.

Physical Review D online.