Az óriások születése ma és régen
Manapság főként úgy keletkeznek fekete lyukak, hogy egy nagytömegű csillag szupernóva-robbanással fejezi be életét. Ilyenkor a csillag magja, amely eléri vagy meghaladja a Nap tömegének háromszorosát (kb. 6×10³⁰ kg), teljesen összeomlik. Különféle más módokon is kialakulhatnak fekete lyukak, például két fekete lyuk összeolvadásával – bár ez inkább tekinthető kivételnek. Létezik még egy elméleti elképzelés: az ősi univerzumban, körülbelül 12 milliárd éve, a sötét anyag és a gravitáció egy pontba összegyűjthetett elegendő anyagot ahhoz, hogy hatalmas fekete lyukak jöjjenek létre.
Különösen igaz ez akkor, ha az univerzum hajnaláig visszamegyünk
Az univerzum folyamatosan tágul – ha az időt visszatekerjük, minden sűrűsödik, a galaxisok közelebb kerülnek egymáshoz, míg végül minden egy rendkívül sűrű, forró őskásává válik. Néhány milliszekundummal az ősrobbanás után a sűrűség oly magas volt, hogy néha még a csillagmagoknál vagy a neutroncsillagoknál is nagyobb. Konkrétabban: a sűrűség időnként elérhette azt a szintet, amely már elegendő egy fekete lyuk születéséhez. Az ilyen extrém körülmények közt alakulhattak ki a primordiális fekete lyukak, röviden PBH-k.
Az apró fekete lyukak elképesztő világa
Egy mai fekete lyuk minimum három naptömegű, de az ősi univerzumban akár néhány milligrammos (kb. 10⁻⁶ kg) fekete lyukak is keletkezhettek. Egy földtömegű PBH eseményhorizontja mindössze két centiméteres lenne – egy szőlőszem méretű! Ennél kisebbek is létezhettek: egy szúnyog tömegű PBH átmérője mindössze 3×10⁻³³ méter, vagyis nagyjából billiárdszor kisebb, mint egy proton. Ezek az apróságok gyakorlatilag akadálytalanul haladnának át bármilyen anyagon anélkül, hogy egyetlen atomot is érintenének.
Az eltűnésük titka: párolgás
Bár elméletben rengeteg mini fekete lyuk keletkezhetett, legtöbbjük mára valószínűleg megsemmisült. Meglepő módon a fekete lyukaknak van hőmérsékletük – bizonyos értelemben. Az 1970-es években Stephen Hawking rájött: a kvantummechanika furcsasága miatt ezek az objektumok sugároznak – ez a híres Hawking-sugárzás. Minél kisebb a fekete lyuk, annál magasabb a hőmérséklete, és annál gyorsabban veszít tömeget, egészen addig, amíg egy látványos energiakitörésben teljesen eltűnik. A legaprónak számító PBH-k például már fel is robbantak – egy hegy tömegét (kb. 3,5×10¹¹ kg) elérő fekete lyuk egytrilliómod centiméteres lenne, de életciklusa végén villámgyors és fényes gamma-sugárzásban ér véget.
Mi lett velük, és miért számítanak?
Elméletileg ilyen végstádiumú fekete lyuk-robbanásokat gamma-sugár-detektorok is érzékelhetnének – mindeddig azonban egyet sem sikerült ilyen módon azonosítani. Felmerült az is, hogy ezek a PBH-k alkothatják az univerzum (jelenleg ismeretlen eredetű) sötét anyagát, amely az összes anyag tömegének ötszörösét adja. A tudományos viták folytatódnak, de egyelőre nincs döntő bizonyíték arra, hogy valóban léteznek vagy léteztek ilyen apró fekete lyukak.
Konkrétabban
Az univerzum hajnalán az extrém körülmények olyan egzotikus objektumok létrejöttét is lehetővé tették, mint a PBH-k. Ezek létezésének igazolása vagy cáfolata nemcsak a fekete lyukak, de a korai világegyetem és a sötét anyag rejtélyét is segíthetné megoldani. Addig is maradnak a találgatások: vajon valaha tényleg fekete lyukgyárként működött az univerzum?
