Crna rupa teška kao šleper može da opstane u srcu zvezde
Fizičari izračunali da crna rupa teška oko 40 tona, nastala od nakupljene tamne materije, može da preživi isparavanje i raste u jezgru neutronske zvezde ili belog patuljka.
Tim fizičara sa Manipalskog centra za prirodne nauke u Indiji i Instituta za fundamentalna istraživanja Tata iz Mumbaja izračunao je najmanju masu crne rupe koja može da nastane unutar zvezde i ipak preživi, umesto da isparavanjem nestane pre nego što stigne da raste. Prema radu objavljenom 4. septembra u časopisu Physical Review D, ta granica iznosi svega oko 40 tona, otprilike koliko teži natovaren šleper, i to samo ako crnu rupu dodatno hrani tamna materija nakupljena u jezgru zvezde. Rezultat je zanimljiv jer iz njega sledi obrnut zaključak: pošto milisekundni pulsari i beli patuljci postoje milijardama godina i nisu se pretvorili u crne rupe, njihov opstanak ograničava osobine hipotetičkih čestica tamne materije.
Ideja da crne rupe isparavaju potiče iz 1974. godine, kada je Stiven Hoking pokazao da svaka crna rupa kroz kvantni proces gubi energiju, i to brže što je lakša. Zbog toga se smatra da bi primordijalne crne rupe iz ranog svemira, lakše od oko 10 na 12. kilograma, do danas već isparile. Crne rupe iz nove studije nisu primordijalne, nego nastaju mnogo kasnije i na sasvim drugom mestu, unutar same zvezde. Kada neutronska zvezda ili beli patuljak uhvati hipotetičke ultrateške čestice asimetrične tamne materije, koje se međusobno ne poništavaju, te čestice se vremenom nagomilavaju u jezgru. Kada nakupljena masa postane dovoljno gusta, uruši se u ono što autori nazivaju endoparazitska crna rupa, jer nastaje unutar zvezde i potom je iznutra jede.
Zašto baš 40 tona
Rad, pod naslovom Transmutation Timescales for Dark Matter Induced Collapse of Compact Stars into Black Holes, potpisuju H. A. Adarša i Čandračur Čakraborti sa Manipalskog centra za prirodne nauke i Sudip Batačarija sa Instituta za fundamentalna istraživanja Tata. Prvi put je poslat na arhivu arXiv 11. avgusta 2026. pod brojem 2608.10594, a u Physical Review D je prihvaćen i objavljen 4. septembra, sa oznakom DOI 10.1103/zb1m-762n. Autori su analitički rešili jednačinu rasta endoparazitske crne rupe, računajući istovremeno tri procesa koji joj menjaju masu: Bondijevo nakupljanje obične zvezdane materije, Hokingovo isparavanje i stalan doticaj tamne materije iz okoline.
Prag mase iznad kog crna rupa nastavlja da raste, umesto da isčezne, zavisi od toga gde se zvezda nalazi u galaksiji. Kod belog patuljka u galaktičkom disku, tamo gde se nalazi i Sunčev sistem, taj prag iznosi oko 10.000 tona. U gušćem galaktičkom ispupčenju, bliže centru galaksije, gde ima više tamne materije, prag za beli patuljak pada na svega oko 40 tona, dok za neutronsku zvezdu u istom okruženju iznosi oko 600 tona. Sudbinu crne rupe posle nastanka određuje odnos ta tri procesa. Ako nakupljanje obične i tamne materije nadjača isparavanje, crna rupa raste i vremenom guta celu zvezdu, pretvarajući je u crnu rupu. Ako se ti uticaji izjednače, masa ostaje stabilna. Ako isparavanje nadjača, crna rupa se smanjuje i nestaje.
Šta ograničenje znači za tamnu materiju
Autori tvrdnju okreću naopako i iz postojanja starih zvezda izvode granice za tamnu materiju. Pošto milisekundni pulsari i beli patuljci opstaju milijardama godina, vreme potrebno da se takva zvezda pretvori u crnu rupu mora biti duže od oko milijardu godina za pulsare, odnosno deset milijardi godina za bele patuljke. Iz tog uslova autori računaju granice za presek rasejanja između tamne materije i običnih čestica, u rasponu masa čestica tamne materije od 10 na šesti do 10 na četrnaesti gigaelektronvolt. Drugim rečima, same zvezde koje danas posmatramo odigrale su ulogu detektora tamne materije tokom milijardi godina postojanja.
Rezultat je teorijski i zavisi od pretpostavke da tamna materija zaista dolazi u obliku ultrateških, asimetričnih čestica koje se ne anihiliraju, a takve čestice do sada nisu direktno potvrđene ni u jednom eksperimentu. Studija ne tvrdi da je crna rupa od 40 tona ikada zaista uočena unutar neke zvezde, nego samo da bi, pod navedenim uslovima, takva masa mogla da nastavi da raste umesto da ispari. Autori napominju da dodatni efekti, poput rotacije zvezde i magnetnog polja, mogu da promene tačan prag mase, a nezavisna provera modela tek treba da dođe iz budućih računa i, eventualno, iz posmatranja koja bi otkrila zvezde čije ponašanje odstupa od očekivanog.
