Η κατάσταση του πρώιμου σύμπαντος παραμένει ένα από τα μεγαλύτερα μυστήρια της κοσμολογίας.
Μια νέα επιστημονική μελέτη από ερευνητές του Ελεύθερου Πανεπιστημίου των Βρυξελλών (Vrije Universiteit Brussel) και του MIT, η οποία δημοσιεύθηκε πρόσφατα στο arXiv, προτείνει μια ριζοσπαστική θεωρία: οι εκρήξεις μικροσκοπικών, αρχέγονων μαύρων τρυπών ίσως ευθύνονται για την ύπαρξη της ίδιας της ύλης.
Τι είναι οι Αρχέγονες Μαύρες Τρύπες (PBHs);
Σε αντίθεση με τις μαύρες τρύπες που προέρχονται από την κατάρρευση άστρων, οι αρχέγονες μαύρες τρύπες (Primordial Black Holes) θεωρείται ότι σχηματίστηκαν τα πρώτα δευτερόλεπτα μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Λόγω της ακτινοβολίας Χόκινγκ (Hawking radiation), όσο μικρότερη είναι μια μαύρη τρύπα, τόσο πιο γρήγορα χάνει ενέργεια και εξατμίζεται.
Οι ερευνητές εστίασαν σε PBHs με μάζα κάτω των 500 τρισεκατομμυρίων γραμμαρίων, οι οποίες θα είχαν εξατμιστεί πλήρως μέχρι σήμερα.
Μια βίαιη έξοδος από το σύμπαν
Μέχρι τώρα, η κυρίαρχη θεωρία υπέθετε ότι η ενέργεια αυτών των τρυπών διαχεόταν ήπια στο πλάσμα του σύμπαντος. Η νέα έρευνα όμως δείχνει ότι ο θάνατός τους ήταν πολύ πιο βίαιος:
- Σοκ και πίεση: Η απελευθέρωση ενέργειας ήταν τόσο έντονη που δημιούργησε τεράστιες βαθμίδες πίεσης στην «κοσμική σούπα» από κουάρκ και γλουόνια.
- Σχετικιστικές πυρκαγιές: Αυτές οι πιέσεις προκάλεσαν κρουστικά κύματα, δημιουργώντας πλάσμα που επεκτεινόταν με ταχύτητες κοντά σε αυτή του φωτός.
- Τέσσερις φάσεις: Η διαδικασία περιλαμβάνει τη σταδιακή εξάτμιση, μια υπερ-σχετικιστική έκρηξη, ένα μη σχετικιστικό κρουστικό κύμα και, τέλος, την απορρόφηση της ενέργειας από το περιβάλλον.
Η λύση στο μυστήριο της βαρυογένεσης
Το πιο εντυπωσιακό εύρημα της μελέτης αφορά τη βαρυογένεση, δηλαδή το γιατί υπάρχει ύλη στο σύμπαν. Θεωρητικά, η Μεγάλη Έκρηξη θα έπρεπε να είχε δημιουργήσει ίσες ποσότητες ύλης και αντιύλης, οι οποίες θα αλληλοεξουδετερώνονταν. Ωστόσο, η ύλη επικράτησε.
Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι τα κρουστικά κύματα από τις εκρήξεις των PBHs δημιούργησαν τις απαραίτητες συνθήκες «εκτός θερμικής ισορροπίας». Αυτές οι εκρήξεις ίσως ανέβασαν τοπικά τη θερμοκρασία πάνω από το όριο της ηλεκτρασθενικής συμμετρίας (Electroweak symmetry), προκαλώντας την ανισορροπία που επέτρεψε στην ύλη να επιζήσει έναντι της αντιύλης.
Αν η θεωρία αυτή ευσταθεί, τότε κάθε άτομο στο σώμα μας και κάθε άστρο στον ουρανό δεν είναι απλώς «αστερόσκονη», αλλά το προϊόν των βίαιων εκρήξεων μικροσκοπικών μαύρων τρυπών που αναδιαμόρφωσαν το νεαρό σύμπαν.