Detektorima gravitacionih talasa zabeležen je 12.11.2025. signal S251112cm čija chirp-masa ukazuje na objekat manji od Sunca — neuobičajeno za zvezdane crne rupe. Tim sa University of Miami predlaže da događaj odgovara spajanju primordijalne crne rupe formirane neposredno nakon Velikog praska i procenjuje ~0,8 detektabilnih takvih događaja godišnje, uz konzervativnu donju granicu udela u tamnoj materiji fPBH > 0,04. Ipak, autori naglašavaju značajne neizvesnosti i potrebu za novim detekcijama pre konačnog zaključka.
Signal S251112cm: Da Li Je Otkrivena Prva Primordijalna Crna Rupa?
A strange LIGO signal may point to a primordial black hole and a new clue in the search for dark matter. (CREDIT: NASA)
Tri detektora gravitacionih talasa na dva kontinenta zabeležila su 12. novembra 2025. signaI označen S251112cm — događaj koji se ne uklapa lako u klasičan model nastanka crnih rupa iz umerenih, masivnih zvezda. Najznačajnije: jedna komponenta binarnog sistema deluje da je imala masu manju od Sunca.
Šta su primordijalne crne rupe?
Primordijalne crne rupe su hipoteza da su se, za razliku od crnih rupa nastalih urušavanjem zvezda, neki crni džepovi gravitacije formirali direktno u veoma ranoj fazi univerzuma — neposredno nakon Velikog praska. Ideja datira još od radova Yakova Zeldoviča i Igora Novikova, a kasnije su je razvijali i drugi, uključujući Stephena Hawkinga.
Nico Cappelluti, associate professor in the College of Arts and Sciences. (CREDIT: University of Miami)
Studija sa University of Miami
Fizičar Nico Cappelluti i doktorant Alberto Magaraggia iz University of Miami analizirali su S251112cm i utvrdili da karakteristike signala odgovaraju očekivanjima za spajanje koje uključuje primordijalnu crnu rupu. Autori se fokusiraju na QCD epohu (period u kome su kvarkovi formirali protone i neutrone), kada promena jednačine stanja univerzuma mogla je olakšati kolaps veoma gustih regiona u crne rupe.
Glavni rezultati
- Chirp-masa signala procenjena je pretežno u opsegu 0,1–0,87 masa Sunca, a verovatnoća da je lakši objekat subsolar iznosi preko 99%.
An aerial view of the Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO) in Livingston, Louisiana, which last year detected an unusual wave signal from the far reaches of space. Image: (CREDIT: LIGO)
- Kolaboracija LIGO–Virgo–KAGRA prijavila je početnu stopu lažnog alarma od ~1 u 6 godina, kasnije revidiranu na ~1 u 4 godine; procenjena udaljenost izvora je 93 ± 27 Mpc. Događaj su detektovali LIGO Hanford, LIGO Livingston i Virgo.
- Koristeći proširenu funkciju raspodele masa primordijalnih crnih rupa (uključujući potencijalne efekte lepton-flavor asimetrije), autori su procenili da bi detektor sa LIGO-sličnom osetljivošću video približno 0,8 ovakvih detektabilnih događaja godišnje.
Rough comparison between the abundances fPBH associated with the two mass functions and the current monochromatic constraints (red: CMB-accretion limits, green: microlensing bounds, purple: gravitational-wave limits). (CREDIT: Astrophysical Journal)
- Na osnovu statistike jedne detekcije tokom ~4,35 efektivnih godina, standardne Poasonove granice daju raspon stvarne stope 0,012–1,09 događaja godišnje (95% poverenja), što je u skladu sa predikcijom tima.
- Obrnuto, iz posmatrane stope spajanja autori izvode konzervativnu donju granicu udela primordijalnih crnih rupa u tamnoj materiji: fPBH > 0,04.
Left panel: region in the (M1,M2) plane satisfying 0.1 ≤ Mc(M1,M2) ≤ 0.87. Central panel: subset of this region further restricted to mass ratios 0.05 ≤ q(M1,M2) ≤ 1. Right panel: expected detectable merger rate across the resulting allowed parameter space. Note that in this figure we did not enforce M1 > M2; however, when computing the total rate Rtot we summed only the contributions with M1 > M2, i.e. over the half–plane corresponding to ordered pairs. (CREDIT: Astrophysical Journal)
Neophodne zamerke i neizvesnosti
Autori jasno naglašavaju ograničenja: konačna offline analiza S251112cm nije bila javno objavljena u trenutku studije, pa se parametri mogu promeniti ili upozorenje povući. Modelne neizvesnosti uključuju zavisnost stope spajanja od lokalne gustine tamne materije i relativnih brzina unutar halo struktura. Takođe, scenariji kasne-univerzumske "uhvatljivosti" (late-universe capture) nisu precizne predikcije — različite simulacije daju značajno različite rezultate u zavisnosti od uslova okoline.
Alternativna objašnjenja i potrazi za pratećim signalima
Studija ne isključuje astrofizičke alternative: neobični zvezdani putevi, kao što su procesi supernove sa ogoljenom ovojnicom, mogu potencijalno dati subsolarne neutronske zvezde. Procena verovatnoće da je S251112cm uključivao neutronsku zvezdu je manja od 8%, ali nije nula. Spajanja neutronskih zvezda obično proizvode elektromagnetne prateće pojave (kilonove); opsežne pretrage u optičkom i visokoenergijskom opsegu nisu otkrile uverljiv pratilac unutar distance događaja.
„LIGO je registrovao vrlo snažan dokaz da ovi tipovi crnih rupa mogu postojati. Ali biće potrebno da detektujemo još jedan takav signal ili čak nekoliko njih da bismo dobili konačan dokaz,“ rekao je Cappelluti.
Šta sledi?
Potvrda hipoteze zavisi od još detekcija i od napretka instrumenata: nadogradnje LIGO-a, lansiranje svemirske LISA (planirano 2035) i budući projekti poput Cosmic Explorer-a (sa značajno većom osetljivošću) trebalo bi da povećaju šanse za hvatanje više subsolarnijih spajanja ukoliko primordijalne crne rupe zaista postoje u značajnim brojevima.
Studija je objavljena u Astrophysical Journal. Originalni popularni tekst pojavio se u The Brighter Side of News.
Pomozite nam da budemo bolji.
