Az elméleti kozmológia és asztrofizika olyan területek, ahol a tudósok gyakran olyan égitestekről és jelenségekről vitatkoznak, amelyek létezése egyáltalán nem bizonyított. A primordiális fekete lyukak pontosan ebbe a kategóriába tartoznak: bár egyetlen ilyen objektumot sem sikerült még közvetlenül észlelni, a velük kapcsolatos kutatások évtizedek óta lázban tartják a szakembereket. Ha valóban léteznek, ezek az apró képződmények közvetlenül az Ősrobbanás után, a szubatomi anyag sűrű csomóinak összeomlásával jöhettek létre, mindenféle csillag-előd nélkül.
A kutatók régóta úgy vélik, hogy a primordiális fekete lyukak a sötét anyag jelentős részét, vagy akár az egészét is alkothatják. Tömegük egy nagyobb aszteroidáétól egészen egy kis holdéig vagy törpebolygóéig terjedhet, ami miatt rendkívül nehéz őket kimutatni. Ha azonban valóságosak, akkor az univerzum korai szakaszában fontos szerepet játszhattak a kozmikus struktúrák kialakulásában.
Egy friss kutatás izgalmas új irányból közelíti meg a kérdést: a The Astrophysical Journal című folyóiratban megjelent tanulmány azt vizsgálja, hogy a primordiális fekete lyukak képesek lehetnek-e Ia típusú szupernóva-robbanásokat kiváltani. A kutatás vezető szerzője, Shing-Chi Leung szerint a fehér törpékbe zuhanó ősmaradványok olyan termonukleáris folyamatot indíthatnak el, amelynek látványos eredménye éppen a szupernóva.
Apró fekete lyukak, hatalmas robbanások
Az Ia típusú szupernóvák általában kettős csillagrendszerekben keletkeznek, ahol az egyik tag egy sűrű, kompakt fehér törpe. Ez a törpe folyamatosan gázt szív el társától, és amikor a felhalmozódott anyag eléri a kritikus tömeghatárt, a csillag kataklizmatikus robbanásba kezd. A kutatók most felvetették, hogy hasonló robbanást válthat ki egy aszteroida tömegű primordiális fekete lyuk is, amely áthalad a fehér törpén.
Az elmélet szerint amikor egy primordiális fekete lyuk átrepül a fehér törpe belsején, hatalmas gravitációs árapályfűtést okoz a csillag anyagában. Ha a hőmérséklet eléri a körülbelül félmilliárd Kelvin-küszöböt, a központi régióban ellenőrizetlen nukleáris gyújtás következik be. Amennyiben az égő zóna elég nagy méretű, a termonukleáris láncreakció szupernóva-robbanáshoz vezet, amely teljesen megsemmisíti a fehér törpét.
A kutatócsoport korábbi munkájában már foglalkozott a PBH-kiváltotta szupernóvák gyújtásával, robbanásdinamikájával és nukleoszintézisével. Mostani tanulmányukban a fénygörbékre és a robbanás után visszamaradó kémiai összetételre koncentráltak. Eredményeik azt mutatják, hogy ezek a robbanások nagyon hasonlítanak a hagyományos Ia típusú szupernóvákhoz, magasabb fémesség esetén pedig megnövekedett mangán- és nikkeltermelés jellemzi őket.
A kozmikus vegyi ujjlenyomatok nyomában
A szimulációkból kapott kémiai mintázatokat a tudósok beépítették egy galaktikus kémiai evolúciós modellbe, amely azt vizsgálja, hogyan változik a csillagok kémiai összetétele hosszú kozmikus időskálákon. Az új modellek segítségével sikerült kimutatniuk, hogy a primordiális fekete lyukak által kiváltott szupernóvák maradványai nagyon hasonló elemgyakoriságot hoznak létre, mint amit a megfigyelések mutatnak bizonyos magas fémtartalmú csillagok esetében.
A kutatók összevetették a modelleredményeket különböző csillagfelmérések megfigyelési adataival, és arra jutottak, hogy a korai univerzumban a primordiális fekete lyukak akár az Ia típusú szupernóvák jelentős hányadáért is felelősek lehettek. Ez az alternatív csatorna magyarázatot adhat arra, hogy egyes csillagokban miért figyelhetünk meg a vártnál nagyobb gyakoriságú nehéz elemeket, anélkül, hogy hagyományos szupernóva-mechanizmusokra kellene hagyatkoznunk.
Shing-Chi Leung vezető szerző így fogalmazott: „Munkánk azt sugallja, hogy az égbolton látható szupernóvák egy része a primordiális fekete lyukak műve lehet. Bár ezeket a megfoghatatlan objektumokat közvetlenül nem tudjuk észlelni, rengeteg izgalmas nyomot hagynak a természetben, amelyekkel feltárhatjuk tulajdonságaikat.” A felfedezés így nem csupán a sötét anyag természetéhez visz közelebb, hanem a csillagrobbanások osztályozásában és a galaxisok kémiai fejlődésének megértésében is új fejezetet nyithat.
© : Zdeněk Bardon / ESO
Forrás: Universetoday.com
