Pierwsze chwile istnienia naszego wszechświata mimo dekad badań wciąż stanowią dla naukowców niesamowitą zagadkę. Według wielu teorii tuż po powstaniu wszechświata gwałtowna ekspansja mogła doprowadzić do powstania pierwszych czarnych dziur w przestrzeni. Owe pierwotne czarne dziury, jak przyjęło się je nazywać, mogły mieć znacznie szerszy zakres mas, niż wszystkie czarne dziury, które powstały na późniejszym etapie ewolucji wszechświata. Wystarczy tu wspomnieć, że najmniejsze z nich mogły mieć rozmiary porównywalne ze średnicą atomu.
Teoria teorią, ale jednak jak na razie nie udało się we wszechświecie dostrzec ani jednej pierwotnej czarnej dziury. Nie zmienia to faktu, że wysiłki w tym kierunku bezustannie trwają. Jakby nie patrzeć, pierwotne czarne dziury mogłyby być rozwiązaniem jednej z kluczowych zagadek kosmologii, tj. mogłyby się okazać czymś, co nazywany ciemną materią.
Naukowcy jednak wskazują, że istnieją już na Ziemi urządzenia, które powinny być w stanie wykryć pierwotne czarne dziury, jeżeli takowe istnieją w naszym bezpośrednim otoczeniu. Słowo „bezpośredni” ma tutaj jednak kluczowe znaczenie.
W 2015 roku międzynarodowy zespół naukowców poinformował o pierwszym w historii odkryciu fal grawitacyjnych, tzw. zmarszczek czasoprzestrzeni wywołanych potężnymi eksplozjami we wszechświecie lub też zderzeniami czarnych dziur i gwiazd neutronowych w różnych konfiguracjach. Fale grawitacyjne zostały wykryte za pomocą detektora LIGO jeszcze na etapie wdrażania go do pracy. Na przestrzeni ostatnich dziewięciu lat obserwatoria LIGO, Virgo oraz Kagra odkryły już 90 kolejnych fal grawitacyjnych.
W artykule opublikowanym teraz w periodyku Research Notes of the AAS astrofizyk z Harvardu Avi Loeb postanowił sprawdzić, czy istniejące na Ziemi detektory fal grawitacyjnych są w stanie wykryć pierwotne czarne dziury mknące w przestrzeni kosmicznej z prędkościami zbliżonymi do prędkości światła.
Loeb słusznie zauważa, że wszystkie dotychczas odkryte fale grawitacyjne miały źródło w zdarzeniach, do których doszło w odległościach kosmologicznych. Przestrzeń kosmiczna jest jednak wszędzie. Możliwe zatem, że źródła określonych fal grawitacyjnych mogą znajdować się także bardzo blisko nas. Badacz postanowił zająć się zatem bardzo ekstremalnym przypadkiem. Obliczenia wskazują bowiem, że jeżeli mielibyśmy do czynienia z małą pierwotną czarną dziurą, która przeleciałaby w odległości kilku tysięcy kilometrów od detektora LIGO, to ten powinien być w stanie wychwycić jej sygnaturę grawitacyjną. Oczywiście wszystko zależałoby od masy i prędkości takiego obiektu.
Avi Loeb przekonuje, że wymienione wcześniej detektory byłyby w stanie dostrzec każdy obiekt poruszający się z prędkością bliską prędkości światła, gdyby jego masa wynosiła ok. 100 milionów ton i gdyby przeleciał on w odległości mniejszej niż 6500 km od detektora. Ekstremalny przypadek? Mało powiedziane. Z drugiej strony przy takiej masie mówimy o czarnych dziurach rozmiaru dosłownie atomu, których na co dzień byśmy — dokładnie tak jak czarnej materii — nie zauważali.
Od razu warto tutaj zaznaczyć, że od 2015 roku, kiedy uruchomiono detektor LIGO, żadnego takiego obiektu w danych grawitacyjnych nie wykryto. Otwartym pozostaje pytanie, czy czarne dziury o jeszcze niższej masie lub niższej prędkości nie mknęły w pobliżu Ziemi w tym czasie, bowiem takich obiektów żaden z detektorów i tak by nie zauważył.
Źródło: 1