Wszyscy możemy zgadywać, co by się stało, gdyby ogromna czarna dziura dryfowała do naszego Układu Słonecznego… nie byłoby wiele, gdy intensywne przyciąganie grawitacyjne pochłonie planety i zacznie ssać nasze Słońce. Ale co jeśli czarna dziura jest mała, być może pozostałość po Wielkim Wybuchu, przechodząca niezauważona przez nasze sąsiedztwo, nie mająca zauważalnego wpływu na lokalną przestrzeń? Co jeśli ta niewielka osobliwość spadnie na orbitę Ziemi i uderzy w naszą planetę? To dziwne wydarzenie zostało rozważone przez fizyków teoretycznych, którzy rozumieli, jak można wykryć małą czarną dziurę, gdy uderza ona w czystą dziurę w Ziemi…
Pierwotne czarne dziury (PBH) Â są przewidywanym produktem Wielkiego Wybuchu. Ze względu na ogromną energię generowaną na początku naszego Wszechświata, prawdopodobnie powstały niezliczone czarne dziury. Jednak małe czarne dziury nie będą żyły bardzo długo. Ponieważ teoretycznie czarne dziury promieniują energią, również tracą masę (zgodnie z teorią Stephena Hawkinga, Promieniowanie Hawkinga) małe czarne dziury znikną więc bardzo szybko. W dobrze znanej publikacji Hawkinga z 1975 r. Szacuje minimalny rozmiar czarnej dziury, aby przetrwać do dnia dzisiejszego. PBH musiałoby wynosić co najmniej 1012kg (czyli 1 000 000 000 000 kg) masy podczas jej tworzenia. 1012kg w rzeczywistości jest dość mały w kosmicznych standardach - Ziemia ma masę 6 × 1024kg - więc mówimy o wielkości małej góry.
Więc wyobraź sobie scenę. Ziemia (jakakolwiek inna planeta) szczęśliwie krąży wokół Słońca. Mała pierwotna czarna dziura po prostu przechodzi przez nasz Układ Słoneczny i przez orbitę Ziemi. Wszyscy jesteśmy świadomi tego, jak ciało skaliste, takie jak asteroida z bliskiej ziemi, wpłynęłoby na Ziemię, gdyby nas uderzyło, ale co by się stało, gdyby Blisko Ziemi Czarna Dziura Uderzyli nas? Fizycy teoretyczni z Instytutu Fizyki Jądrowej Budker w Rosji i Centrum Danych Naukowych INTEGRAL w Szwajcarii zastanawiali się nad tym samym pytaniem, aw nowym artykule obliczyli, w jaki sposób możemy obserwować to zdarzenie (na wypadek, gdybyśmy tego nie zrobili) nie wiem, że coś trafiliśmy!).
PBH spadające w gwiazdy lub planety zostały już wcześniej wymyślone. Jak wspomniano wcześniej w „Space Magazine”, niektóre obserwacje planet i gwiazd można przypisać małym czarnym dziurom uwięzionym w studni grawitacyjnej ciała. To może tłumaczyć niezwykłe temperatury obserwowane w Saturnie i Jowiszu, są one gorętsze niż powinny, dodatkowe ciepło moc być wytwarzane przez interakcje z ukrytym w środku PBH. Jeśli zostanie uwięziony w gwieździe, PBH może pobierać energię z reakcji jądrowych w rdzeniu, być może powodując przedwczesną supernową. Ale co, jeśli PBH podróżuje bardzo szybko i uderza w Ziemię? Na tym koncentrują się te badania.
Spodziewałbym się katastrofalnego, energetycznego wydarzenia, gdy pierwotna czarna dziura uderzy w Ziemię. W końcu to czarna dziura! Ale wyniki z tego artykułu są trochę anty-kulminacyjne, ale mimo wszystko fajne.
Obliczając, skąd może pochodzić energia z kolizji, naukowcy mogą oszacować, jaki wpływ może mieć kolizja. Dwa główne źródła energii będą pochodzić z PBH faktycznie uderzającego w materiał ziemski (kinetyczny) oraz z promieniowania czarnej dziury. Zakładając, że istnieje większe prawdopodobieństwo uderzenia w mikro-czarną dziurę (tj. Znacznie, znacznie mniejszą niż czarna dziura od zapadniętej gwiazdy) pochodzącą z początku Wszechświata, będzie ona niewielka. Używanie Hawkinga 1012kg czarna dziura jako przykład, czarna dziura tego rozmiaru będzie miała promień 1,5 × 10-15 metrów… to mniej więcej rozmiar protonu!
To może być jedna maleńka czarna dziura, ale daje całkiem sporo ciosu. Ale czy można to zmierzyć? Teorie PBH mają teoretycznie przebiegać prosto przez materię, jakby jej nie było, ale pozostawi ślad. Gdy maleńka istota leci przez Ziemię z prędkością naddźwiękową, będzie pompować promieniowanie w postaci elektronów i pozytonów. Całkowita energia wytworzona przez PBH z grubsza równa się energii wytworzonej przez detonację jednej tony TNT, ale ta energia jest całkowity energia, którą deponuje wzdłuż swojej ścieżki przez średnicę Ziemi, a nie energia, którą wytwarza podczas zderzenia. Nie spodziewaj się więc wspaniałej eksplozji, będziemy mieli szczęście zobaczyć iskrę, która uderzy w ziemię.
Wszelkie nadzieje na wykrycie tak małego uderzenia czarnej dziury są niewielkie, ponieważ generowane fale sejsmiczne byłyby znikome. W rzeczywistości jedynym dowodem na to, że czarna dziura tego rozmiaru przechodzi przez planetę, będzie uszkodzenie promieniowaniem wzdłuż mikroskopijnego tunelu przechodzącego z jednej strony Ziemi na drugą. Jak śmiało stwierdził zespół rosyjsko-szwajcarski:
“Tworzy długą rurkę z silnie uszkodzonego radiacyjnie materiału, który powinien pozostać rozpoznawalny przez czas geologiczny.”- Khriplovich, Pomeransky, Produit i Ruban, z pracy:„ Czy można wykryć przejście małej czarnej dziury przez Ziemię? ”
Ponieważ badania koncentrują się na małej, pierwotnej czarnej dziurze, interesujące byłoby zbadanie wpływu większej czarnej dziury na uderzenie - być może takiej o masie Ziemi i promieniu piłki golfowej…?
Artykuł źródłowy: arXiv
