Hypotetické objekty (1): 10+1 vesmírných objektů, které nejspíš neexistují

Seznam vesmírných objektů zahrnuje i celou řadu těch, které se v kosmu nacházet mohou, ale také nemusejí – v současné době jsou totiž jen hypotetické. Existují tedy teorie, v nichž se objevují a které popisují jejich vlastnosti, zatím jsme však žádný takový objekt spolehlivě nenašli. Přinášíme přehlídku těch nejpodivnějších…

1. Blitzar: Pulzar odsouzený k zániku

Ze vzdáleného vesmíru k nám přilétají extrémní rádiové výkřiky, tzv. rychlé rádiové záblesky (FRB, fast radio burst). O jejich původu vědci stále nemají jasno, vymýšlejí proto nejrůznější hypotézy. Některé z nich zahrnují také exotické objekty, jež by mohly rychlé rádiové záblesky odpalovat – například blitzary.

Mělo by se jednat o natolik hmotné neutronové hvězdy, že by se za normálních okolností zhroutily do černé díry. Před temným osudem je ovšem chrání odstředivá síla jejich zběsilé rotace. Působení extrémně silného magnetického pole však pulzar neustále brzdí a v jednom okamžiku už odstředivá síla nedokáže zhroucení bránit. Vznikne blitzar, magnetické pole objektu přijde o zdroj své energie a změní se ve výtrysk rádiového záření. 

Magnetické pole pulzaru předtím vyčistí okolí od kosmického prachu a plynu, takže kolem rodící se černé díry nezbývá žádný materiál, který by mohla pozřít. Proto nevznikají výtrysky rentgenového či gama-záření, jež jinak formování černých děr doprovázejí. 

2. Modrý trpaslík, černý trpaslík a železná hvězda

Velmi malé hvězdy, s mnohem nižší hmotností než Slunce, nezanikají žádnou spektakulární explozí a nehroutí se do černé díry, pulzaru či podobného exotického objektu. Místo toho velmi zvolna vychládají a mění se. Uvedené procesy jsou nesmírně pomalé, dokonce natolik, že v dnešním zhruba 13,8 miliardy let starém vesmíru zatím nemůžeme nalézt objekty, jež vychladnutím a změnami malých stálic vznikají. Proto zůstávají z technického hlediska hypotetické, i když se v nějaké podobě určitě někdy v budoucnu zformují.

Vědci předpovídají, že až dnešní červení trpaslíci – tedy hvězdy méně hmotné a méně zářivé než Slunce – za mnoho miliard let spotřebují své palivo neboli vodík, promění se v modré trpaslíky a budou slabě zářit bělomodrým svitem. V ještě vzdálenější budoucnosti se pak zřejmě stanou bílými trpaslíky. Uvedených hvězd dnes známe celou řadu, protože se objevují také po zániku stálic podobných Slunci. Bílí trpaslíci už jen slabě září, a jak se jejich energie postupně ztrácí, velice pozvolna vychládají – jakmile potom dosáhnou teploty okolního vesmíru, stanou se z nich černí trpaslíci. Bude to však nejspíš trvat neuvěřitelně dlouho. Odborníci odhadují, že bílý trpaslík, který zhruba za osm miliard let vznikne ze Slunce, vychladne do podoby černého trpaslíka asi za 10¹⁵ roků. To je biliarda čili tisíc bilionů nebo milion miliard let…

V naprosto nepředstavitelně vzdálené budoucnosti, asi za 101 500 roků, by se podle některých teorií mohly klasické hvězdy či jejich pozůstatky postupně přeměnit na železné stálice – studené železné koule, které by vytvořila studená fúze v důsledku kvantového tunelování (viz Slovníček). Při tomto exotickém procesu by se lehká atomová jádra hmoty, jež běžně utváří hvězdy, slučovala do jader atomů železa-56. Během dalších zhola nepředstavitelných (10¹⁰)⁷⁶ let by se pak tyto netečné koule železa postupně zhroutily do neutronových či podobných hvězd a černých děr.

3. Planckova hvězda: Krůček od singularity

V rámci teorie smyčkové kvantové gravitace, která konkuruje teoriím superstrun ve snaze propojit obecnou relativitu s kvantovou mechanikou, vznikla myšlenka pozoruhodné Planckovy hvězdy. Mělo by se jednat o objekt, jehož hustota energie odpovídá Planckově hustotě energie. Ta je nesmírně velká a rovná se 4,633 × 10113 J/m³ (joulů na metr krychlový). Tak extrémní hustota energie by přitom zabránila zhroucení Planckovy hvězdy do gravitační singularity (viz Slovníček).

Ve skutečnosti by však zmíněná stálice existovala jen krůček od takové singularity. Její hmota by odpovídala 10²³ sluncí, a přitom by byla stlačena do prostoru jediného atomového jádra. Obdobně hustý byl vesmír po uplynutí jedné jednotky Planckova času (zhruba 10⁻⁴³ sekundy) po Velkém třesku. Podle některých nových studií by se Planckovy hvězdy mohly nacházet v nitru černých děr, pokud ovšem zvítězí teorie smyčkové kvantové gravitace.

4. GEODE: Továrna na temnou energii

Někteří vědci nevěří, že v nitru černé díry existuje gravitační singularita, která se vymyká fyzikálním rovnicím i našemu chápání. Jednu z možných alternativ představuje hvězda temné energie.

Podobá se černé díře, má horizont událostí, ale uvnitř není gravitační singularita, nýbrž – rovněž stále hypotetická – temná energie. Když pak hmota z okolí projde skrz horizont událostí, měla by se zčásti nebo zcela proměnit na temnou energii. Podle uvedené teorie mohly brzy po Velkém třesku vzniknout primordiální hvězdy temné energie ze samotných fluktuací rozvířeného časoprostoru. Pokud zmíněné stálice existují, mohly by přispět k vysvětlení jevů souvisejících s temnou hmotou a temnou energií.

Velmi podobné hypotetické objekty představují tzv. GEODE neboli „generic objects of dark energy“. Měly by vznikat po zhroucení extrémně hmotných hvězd a ve svém nitru nemají singularitu, nýbrž temnou energii. Mohly se vytvořit z první generace stálic ve vesmíru, která zatím rovněž zůstává hypotetická. Tyto hvězdy se označují jako populace III a předpokládáme o nich, že byly nesmírně hmotné, a měly tedy jen velice krátký život. Pokud objekty GEODE existují, mohly by fungovat jako zdroje temné energie v kosmu. Někteří badatelé se domnívají, že gravitační vlny detekované gravitačními observatořemi lépe odpovídají srážce objektů GEODE než kolizi klasických černých děr.

5. Temnohmotová hvězda: Z úsvitu vesmíru

V době svého vzniku se kosmos v mnoha ohledech velmi lišil od podoby, v jaké jej známe dnes. Mohly v něm existovat i značně exotické objekty jako například tzv. temnohmotové hvězdy. Šlo o první stálice ve vesmíru a na rozdíl od těch dnešních obsahovaly kromě vodíku a špetky helia i nemalé procento temné hmoty – ovšem jen pokud ji tvoří hypotetické supersymetrické částice zvané neutralina. V nitru temnohmotových hvězd by nedocházelo ke klasické jaderné fúzi, která pohání záření současných stálic. Místo toho by v nich vznikalo teplo v důsledku anihilace částic neutralinové temné hmoty.

Pokračování: 10+1 hypotetických objekty: Kvazihvězdy, superstruny, černé a šedé díry (vychází v neděli 28. června)

Temnohmotové hvězdy připomínají spíš oblak plynu než stálici a na povrchu jsou dost chladné. Pokud by některá z nich přežila do dnešních časů (což není příliš pravděpodobné), mohli bychom ji objevit podle toho, že by nějaké podezřelé mračno molekulárního vodíku vhodné velikosti vyzařovalo gama-záření, neutrina a antihmotu – za normálních okolností totiž takové oblaky nic podobného nedělají.