Nikodem Poplawski predlaže da su primordialne crne rupe formirane ubrzo posle Velikog praska efikasno zarobile više antimaterije nego materije, jer su antimaterijalne čestice bile teže i sporije. Taj proces mogao je stvoriti posmatranu neravnotežu materije i antimaterije bez uvođenja nove fizike van Standardnog modela. Hipoteza može takođe pomoći da se objasni brzi rast supermasivnih crnih rupa u ranom univerzumu, ali zahteva posmatranja primordialnih crnih rupa i dodatne eksperimente za potvrdu.
Da Li Su Primordialne Crne Rupe Progutale Antimateriju? Poplawskijeva Hipoteza O Neravnoteži U Univerzumu
An illustration shows a primordial black hole embedded in matter and antimatter, but did these Big Bang-born black holes prefer to consume antimatter?. | Credit: Robert Lea (created with Canva)
Jedno od najdubljih pitanja moderne kosmologije glasi: zašto danas postoji višak materije nad antimaterijom kad su tokom Velikog praska trebalo da nastanu u jednakim količinama? Po standardnoj slici, sudari materije i antimaterije dovode do međusobne anihilacije, pa bi univerzum podeljen na regije materije i antimaterije teško omogućio nastanak galaksija, zvezda ili života kakav poznajemo.
Poljski teoretski fizičar Nikodem Poplawski (University of New Haven) predlaže zanimljivu hipotezu: sićušne primordialne crne rupe, formirane ubrzo posle Velikog praska, mogle su da "progutaju" znatno više antimaterije nego materije i tako izazovu posmatranu neravnotežu.
Osnovna ideja
Prema Poplawskiju, u ranom univerzumu antimaterijalne čestice su mogle biti nešto masivnije i time sporije od svojih partnerskih čestica materije. Pošto je verovatnoća gravitacione zarobljenosti čestice od strane crne rupe veća za sporije čestice, primordialne crne rupe bi u tom slučaju efikasnije hvatale antimateriju. Deo antimaterije je tako dospeo u crne rupe, a ostatak je anihilisan u kontaktu sa materijom.
A visualization of primordial black holes from the early universe. | Credit: NASA’s Goddard Space Flight Center
"Asimetrija masa i rezultujuća asimetrija hvatanja crnih rupa mogla je proizvesti neravnotežu materije i antimaterije bez kršenja očuvanja broja bariona i bez uvodjenja nove fizike van Standardnog modela," rekao je Poplawski za Space.com.
Moguće implikacije
Ovaj mehanizam bi istovremeno mogao pomoći da se objasni i pojavljivanje supermasivnih crnih rupa vrlo rano u kosmičkoj istoriji — JWST je detektovao objekte koji podsećaju na supermasivne crne rupe već ~500 miliona godina nakon Velikog praska, što je brže nego što tradicionalni modeli rasta predviđaju. Ako su primordialne crne rupe konzumirale više masivne antimaterije, mogle su dobiti važnu prednost u ubrzanom rastu.
Kako testirati hipotezu?
Hipoteza je još u naučnoj fazi i zahteva potvrdu. Poplawski napominje da bi dokazi o postojanju primordialnih crnih rupa — kroz signale gravitacionih talasa, detekciju neutrina iz ranog univerzuma ili druge astronomske tragove — bili ključni. Takođe su relevantni laboratorijski eksperimenti koji ispituju eventualne male razlike u masama ili ponašanju materije i antimaterije pri visokim gustinama; neki eksperimenti sa mezonima već ukazuju na razlike u raspadu mezona i antimezona.
"Primordialne crne rupe su postojale u veoma ranom univerzumu, što je trenutno teško proučiti. Nadam se da će gravitacioni talasi i neutrini pomoći pri testiranju ove hipoteze," izjavio je Poplawski.
Poplawskijeve studije su objavljene kao preprint na arXiv. Ideja otvara nove puteve za razumevanje zašto univerzum nije simetričan u pogledu materije i antimaterije i nudi mogućno objašnjenje za pojavu supermasivnih crnih rupa u najranijim epohama kosmosa.
Pomozite nam da budemo bolji.
