Czarne dziury starsze niż Wszechświat? Naukowcy mówią o "kosmicznym odbiciu"

Zespół z Uniwersytetu w Portsmouth przedstawił koncepcję, według której nie wszystkie obserwowane dziś czarne dziury muszą być "dzieckiem" obecnego Wszechświata. W ich ujęciu część tych obiektów mogłaby być rodzajem reliktu — "kosmiczną skamieliną" — powstałą przed tym, co zwykle nazywamy Wielkim Wybuchem. Gdyby takie struktury przetrwały do naszych czasów, mogłyby oddziaływać na to, jak formowały się i jak zmieniały się galaktyki.

W standardowym obrazie kosmologicznym przyjmuje się, że czasoprzestrzeń i ekspansja Wszechświata rozpoczęły się około 13,8 mld lat temu. Prof. Enrique Gaztañaga i jego współpracownicy rozważają jednak wariant, w którym nie było wyłącznie jednego, absolutnego startu, lecz doszło do tzw. kosmicznego skoku: najpierw Wszechświat się kurczył, potem nastąpiło "odbicie", a dopiero później rozpoczęła się faza rozszerzania. W takim modelu część obiektów — w tym czarne dziury — mogła przejść przez ten przełom i "przetrwać" zmianę faz.

Nowe wyliczenia wskazują również, że czarne dziury mogły tworzyć się intensywnie także po samym "odbiciu". W bardzo gęstych warunkach młodego Wszechświata masywne struktury mogły powstawać szybciej, niż sugerowały dotychczasowe scenariusze. To otwiera drogę do wniosku, że jeśli przedwielkowybuchowe obiekty rzeczywiście ocalały, dziś moglibyśmy widzieć je jako masywne czarne dziury, które odegrały istotną rolę w początkowych etapach ewolucji galaktyk.

Proponowana wizja zmienia również podejście do pojęcia osobliwości, czyli miejsca, w którym znane prawa fizyki przestają dawać przewidywania. W wariancie "odbicia" przestrzeń i czas nie znikają całkowicie — zamiast tego przy skrajnie dużej, ale jednak skończonej gęstości dochodzi do przejścia z kurczenia w ekspansję. Autorzy sugerują, że kluczowe są tu efekty kwantowe, które mają zapobiegać nieograniczonemu zagęszczaniu materii.

Jednym z najbardziej intrygujących wątków tej hipotezy jest możliwy związek z ciemną materią. Naukowcy dopuszczają, że liczba oraz rozkład mas "ocalałych" czarnych dziur mogłyby odpowiadać za część, a być może nawet całość tego, co dziś opisujemy jako ciemną materię. Z ich obliczeń ma wynikać, że przez fazę odbicia mogły przejść i dotrwać do współczesności obiekty większe niż około 90 metrów. Takie relikty miałyby pomagać wyjaśniać zarówno sposób budowania się galaktyk, jak i obserwacje teleskopu Jamesa Webba dotyczące masywnych czarnych dziur dostrzeżonych w bardzo młodym Wszechświecie.

Aby zweryfikować koncepcję czarnych dziur sprzed Wielkiego Wybuchu, badacze wskazują możliwe kierunki poszukiwań: tropienie pozostałości po dawnych falach grawitacyjnych oraz analizę subtelnych śladów w promieniowaniu tła. Autorzy podkreślają, że przed nauką wciąż stoi dużo pracy, ale model kosmicznego "odbicia" daje nową perspektywę na zagadki związane z ciemną materią i najwcześniejszymi etapami historii kosmosu.