Μια νέα ανατρεπτική αλλά και άκρως εντυπωσιακή κοσμολογική θεωρία.
Διεθνής ομάδα επιστημόνων με μελέτη της στην επιθεώρηση «Physical Review D» υποστηρίζει ότι αμέσως μόλις συνέβη η Μεγάλη Έκρηξη, το μυστηριώδες φαινόμενο από το οποίο προέκυψε το Σύμπαν, σχηματίστηκαν εξωτικά άστρα και μαύρες τρύπες.
Οι ερευνητές κάνουν λόγο για εμφάνιση στο πρώτο κιόλας δευτερόλεπτο της Μεγάλης Έκρηξης μιας πιθανής φάσης πρωταρχικής κυριαρχίας της ύλης όπου οι αλληλεπιδράσεις μεταξύ σωματιδίων μπορεί να οδήγησαν στον σχηματισμό των πρώτων συμπαγών κοσμικών αντικειμένων του Σύμπαντος.
Λιγότερο από ένα δευτερόλεπτο μετά τη Μεγάλη Έκρηξη, πριν ακόμη υπάρξουν τα πρώτα άτομα, μικροσκοπικά σωματίδια μπορεί να συσσωρεύτηκαν σε άλω υλικής ύλης, οι οποίες στη συνέχεια κατέρρευσαν και σχημάτισαν τις πρώιμες μαύρες τρύπες, τα άστρα μποζονίων και τα λεγόμενα «άστρα κανίβαλοι».
Βασισμένη στην ιδέα ορισμένων κοσμολογικών μοντέλων ότι το νεογέννητο Σύμπαν πέρασε μια βραχύβια φάση, την αποκαλούμενη Πρώιμη Περίοδο Κυριαρχίας της Ύλης (Early Matter-Dominated Era, EMDE), η ομάδα διερεύνησε πώς τα σωματίδια ενδέχεται να αλληλεπιδρούσαν τότε. Τα αποτελέσματα υποδεικνύουν ότι αυτές οι αλληλεπιδράσεις θα μπορούσαν να έχουν παράγει μια απροσδόκητα μεγάλη ποικιλία κοσμικών δομών. Σύμφωνα με τη μελέτη, ακόμη και στα πρώτα, φευγαλέα δευτερόλεπτa του, το Σύμπαν ίσως ήδη φιλοξενούσε εξαιρετικά περίπλοκες φυσικές διεργασίες.
Αμέσως μετά τον πληθωρισμό: Τι συνέβη στη συνέχεια
Οι πρόσφατες εξελίξεις στην κοσμολογία έχουν επιτρέψει την αναλυτική ανασύνθεση της ιστορίας του Σύμπαντος, από τη ραγδαία αρχική διαστολή – γνωστή ως πληθωρισμός – έως τη πρωταρχική νουκλεοσύνθεση, τον σχηματισμό των πρώτων πυρήνων βαρύτερων από το υδρογόνο, ο οποίος συνέβη 10 δευτερόλεπτα έως 20 λεπτά μετά τη Μεγάλη Έκρηξη. Όμως η ενδιάμεση περίοδος παραμένει σε μεγάλο βαθμό ανεξερεύνητη.
Όπως εξηγούν οι συγγραφείς: «Μια ενδιαφέρουσα πιθανότητα είναι ότι κατά τη διάρκεια αυτού του χρονικού διαστήματος η ύλη κυριάρχησε προσωρινά στο Σύμπαν.» Σε αυτό το σενάριο άλω ύλης μπορούν να σχηματιστούν φυσικά. Επιπλέον, αν τα σωματίδια μπορούσαν να αλληλεπιδρούν μεταξύ τους, τότε οι αλληλεπιδράσεις αυτές μπορούν να οδηγήσουν σε θερμοβαρυτική κατάρρευση, παράγοντας συμπαγή αντικείμενα όπως μαύρες τρύπες και άλλες εξωτικές δομές.
Παράξενες δομές στην αυγή του Σύμπαντος
Μεταξύ αυτών των συμπαγών αντικειμένων, οι ερευνητές προτείνουν ότι θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί τα άστρα κανίβαλοι. Πρόκειται για που άστρα μοιάζουν με τα συμβατικά άστρα με τη διαφορά ότι αντί για πυρηνική σύντηξη η ενέργειά τους προέρχεται από αυτο-εξολόθρευση των σωματιδίων.
Την ίδια στιγμή, σημειώνουν οι συγγραφείς, μπορεί επίσης να είχαν σχηματιστεί άστρα μποζονίων, όπου η κβαντική φύση των σωματιδίων στηρίζει το άστρο. Αυτά τα άστρα πιθανότατα υπήρξαν μόνο για λίγα δευτερόλεπτα στο νεογέννητο Σύμπαν, πριν καταρρεύσουν σε πρωταρχικές μαύρες τρύπες (PBHs). Εναλλακτικά, οι PBHs θα μπορούσαν να έχουν σχηματιστεί απευθείας από την κατάρρευση των άλω ύλης.
Νέες υποθέσεις για τις πρωταρχικές μαύρες τρύπες
Σύμφωνα με τη μελέτη οι άλω ύλης που σχηματίστηκαν κατά τη διάρκεια μιας EMDE είχαν σχετικά μικρές μάζες (μικρότερες από 10²⁸ γραμμάρια) και μετά τη θερμοβαρυτική κατάρρευση θα μπορούσαν να έχουν δημιουργήσει ακόμη μικρότερες πρωταρχικές μαύρες τρύπες.
Χρησιμοποιώντας ένα απλοποιημένο θεωρητικό μοντέλο οι ερευνητές έδειξαν ότι σε ορισμένες περιπτώσεις οι PBHs μπορεί να υπερπαραχθούν παραβιάζοντας παρατηρησιακούς περιορισμούς σε άλλες, PBHs με μάζα αστεροειδών θα μπορούσαν να σχηματιστούν πιθανώς εξηγώντας όλη τη σκοτεινή ύλη στο Σύμπαν. Τέλος κάποιες PBHs μπορεί να εξατμιστούν γρήγορα εξαφανιζόμενες πριν από την πρωταρχική νουκλεοσύνθεση δηλαδή πριν τον σχηματισμό ελαφρών ατόμων όπως το υδρογόνο και το ήλιο.
Νέες προοπτικές για το Σύμπαν
Τα αποτελέσματα ανοίγουν και ευρύτερες προοπτικές. Όπως καταλήγουν οι συγγραφείς: «Θα είχε ενδιαφέρον να εξερευνηθεί ο σχηματισμός κανιβάλων άστρων και άστρων μποζονίων στο σημερινό Σύμπαν μέσω της κατάρρευσης άλω αυτο-αλληλεπιδρούσας σκοτεινής ύλης. Επιπλέον, αν και πιο εικαστικό, η μελέτη του σχηματισμού άστρων και της προσαύξησης μάζας σε απλά σωματιδιακά μοντέλα μπορεί να προσφέρει νέες γνώσεις για τις πολύπλοκες αστροφυσικές διεργασίες που διαμορφώνουν το Σύμπαν μας».
