Ősi fekete lyukakban rejtőzhet az univerzum titokzatos sötét anyaga

A sötét anyag lényegében a tudomány történetének legnagyobb misztikuma. Ahogy az asztrofizikusok elkezdték feltárni az univerzum szerkezetét és azt, miként fejlődött a 13,8 milliárd évvel ezelőtti ősrobbanásból, egyre részletesebb képet alkottak arról, hogyan alakult ki a világűr a létezés első pillanatától kezdve.

A probléma az volt, hogy a fizika egyszerűen nem tudta megmagyarázni, hogyan jött létre a világegyetem úgy, ahogyan azt a megfigyelések leírták. A csillagok és galaxisok genezisétől kezdve a kozmikus háttérsugárzás természetéig lejátszódó folyamatok nem történhettek meg az általunk megfigyelt anyagmennyiség mellett, ugyanis a jelenlegi elméletek szerint az anyag- és energiadeficit közel 95 százalékos.

Ezt a hatalmas hiányt több okból is meg kell magyarázni, mint csupán azzal bagatellizálni, hogy pusztán a rendezetlenségből adódik. A jelenlegi elmélet szerint a sötét anyag teszi ki az univerzum mintegy 85 százalékát. Bár még egyszer sem tudták kézzel fogható bizonyítékokkal alátámasztani a létezését, a feltételezések szerint a sötét matéria főként egzotikus részecskékből, így például steril neutrínókból állhat, amelyek gyenge kölcsönhatású részecskéket (WIMPS) vagy axionokat tartalmazhatnak, amik semmilyen elektromágneses sugárzással sem lépnek kölcsönhatásba.

Egyszerűen fogalmazva: a sötét anyag nem képes elnyelni, visszaverni vagy megtörni a fényt vagy a spektrum bármely más részét. Az egyetlen nyom, hogy egyáltalán létezik, az, hogy csak a gravitáció révén lép kölcsönhatásba a normál anyaggal és energiával, ami rendkívül megnehezíti az észlelését.

A Yale Egyetem kutatócsoportja szerint a sötét anyag rejtélyére a választ nem az egzotikus részecskék adják meg, hanem a mikroszkopikus pöttyöktől a több milliárd kilométer átmérőjű fekete lyukakig terjedő mérettel rendelkező ősi, úgynevezett primordiális fekete lyukak. Ezek a fekete lyukak a téridő olyan területei, ahol óriási anyaghalmazok omlottak össze, és olyan erős gravitációs hézagokat hagytak maguk után, hogy még a fény sem tud kiszabadulni belőlük.

Még az 1970-es években Stephen Hawking és Bernard Carr fizikusok felvetették, hogy az ősrobbanás utáni első másodpercben a világegyetem sűrűsége ingadozhatott, és egyes régiók eléggé összezsúfolódtak ahhoz, hogy fekete lyukakat hozzanak létre. Ez a hipotézis nem vált be, de a Yale új tanulmányában tovább finomítottak az ötleten, és kiszámították, hogy ha a legtöbb ősi fekete lyuknak a kezdeti tömege körülbelül 1,4-szerese volt a Nap tömegének, akkor ez magyarázatot adhatna az összes sötét anyagra – különösen, ha a továbbiakban több gázt vagy akár csillagot is elnyeltek a környezetükben. Ezenkívül a szóban forgó kozmikus objektumok a galaxisok magvaiként működhettek, amelyek körül csillaghalmazok alakultak ki, és létrehozták a centrumukban található szupermasszív fekete lyukakat.

Ha ez így van, akkor a James Webb űrteleszkóp némi megerősítést adhat az elméletnek azzal, hogy adatokat gyűjt arról, hogyan alakultak ki a csillagok, galaxisok és bolygórendszerek, miközben infravörös érzékelői az univerzum szélein vizsgálódhatnak, ahonnan a világegyetem korai történetéből származó fény folyamatosan a Föld felé áramlik.