Tất cả chúng ta đều có thể đoán được điều gì sẽ xảy ra nếu một lỗ đen khổng lồ trôi vào hệ mặt trời của chúng ta, đó sẽ không còn nữa một khi lực hấp dẫn dữ dội tiêu thụ các hành tinh và bắt đầu hút đi Mặt trời của chúng ta. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu lỗ đen nhỏ, có lẽ là phần còn sót lại từ Vụ nổ lớn, đi qua không được chú ý qua khu phố của chúng ta, không có tác động quan sát được trên không gian địa phương? Điều gì sẽ xảy ra nếu điểm kỳ dị nhỏ này rơi vào quỹ đạo Trái đất và va vào hành tinh của chúng ta? Sự kiện kỳ lạ này đã được các nhà vật lý lý thuyết suy ngẫm, hiểu làm thế nào một lỗ đen nhỏ có thể được phát hiện khi nó đục một lỗ gọn gàng mặc dù Trái Đất
Các lỗ đen nguyên thủy (PBH) là một sản phẩm được dự đoán của Big Bang. Do năng lượng khổng lồ được tạo ra vào đầu vũ trụ của chúng ta, vô số lỗ đen được cho là đã được tạo ra. Tuy nhiên, các lỗ đen nhỏ dự kiến sẽ không tồn tại được lâu. Khi các lỗ đen được lý thuyết hóa để tỏa năng lượng, chúng cũng sẽ mất khối lượng (theo lý thuyết của Stephen Hawking, Bức xạ Hawking), do đó các lỗ đen nhỏ sẽ thoát ra khỏi sự tồn tại rất nhanh. Trong một ấn phẩm nổi tiếng năm 1975 của Hawking, ông ước tính kích thước tối thiểu mà một lỗ đen phải tồn tại cho đến ngày nay. PBH sẽ phải có ít nhất 1012kg (mà 1.000.000 1.000.000 kg) về khối lượng khi nó được tạo ra. 1012kg thực sự khá nhỏ trong các tiêu chuẩn vũ trụ - Trái đất có khối lượng 6Ã 1024kg - vì vậy chúng ta đang nói về kích thước của một ngọn núi nhỏ.
Vì vậy, hình ảnh cảnh. Trái đất (bất kỳ hành tinh nào cho vấn đề đó) đang hạnh phúc quay quanh Mặt trời. Một lỗ đen nguyên thủy nhỏ chỉ tình cờ đi qua hệ mặt trời của chúng ta và trên quỹ đạo Trái đất. Tất cả chúng ta đều biết rằng một thiên thể đá như tiểu hành tinh gần Trái đất sẽ ảnh hưởng đến Trái đất như thế nào nếu nó va vào chúng ta, nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu nhỏ Lỗ đen gần trái đất đánh chúng tôi? Các nhà vật lý lý thuyết từ Viện Vật lý hạt nhân Budker ở Nga và Trung tâm Dữ liệu Khoa học INTEGRAL ở Thụy Sĩ, đã cân nhắc câu hỏi tương tự này, và trong một bài báo mới, họ tính toán làm thế nào chúng ta có thể quan sát sự kiện xảy ra (chỉ trong trường hợp chúng ta đã làm 't biết chúng tôi đã đánh một cái gì đó!).
PBH rơi vào các ngôi sao hoặc hành tinh đã được nghĩ đến trước đây. Như đã xem xét trước đây trên Tạp chí Vũ trụ, một số quan sát về các hành tinh và ngôi sao có thể được quy cho các lỗ đen nhỏ bị mắc kẹt bên trong giếng hấp dẫn của cơ thể. Điều này có thể giải thích nhiệt độ bất thường quan sát được ở Sao Thổ và Sao Mộc, chúng nóng hơn bình thường, nhiệt độ tăng thêm có thể được tạo ra bởi các tương tác với PBH ẩn bên trong. Nếu bị mắc kẹt trong một ngôi sao, PBH có thể lấy năng lượng từ các phản ứng hạt nhân trong lõi, có thể mang đến siêu tân tinh sớm. Nhưng điều gì sẽ xảy ra nếu PBH di chuyển rất nhanh và đâm vào Trái đất? Đây là những gì nghiên cứu này tập trung vào.
Tôi đã mong đợi một số sự kiện thảm khốc, tràn đầy năng lượng khi một lỗ đen nguyên thủy tấn công Trái đất. Rốt cuộc, nó là một lỗ đen! Nhưng kết quả từ bài báo này là một chút chống cao trào, nhưng tất cả đều tuyệt vời như nhau.
Bằng cách tính toán năng lượng từ vụ va chạm có thể đến từ đâu, các nhà nghiên cứu có thể ước tính ảnh hưởng của vụ va chạm. Hai nguồn năng lượng chính sẽ là từ PBH thực sự đánh vào vật liệu Trái đất (động học) và từ bức xạ lỗ đen. Giả sử chúng ta có nhiều khả năng đánh một lỗ đen siêu nhỏ (tức là nhỏ hơn nhiều so với lỗ đen từ một ngôi sao bị sụp đổ) có nguồn gốc từ đầu Vũ trụ, nó sẽ rất nhỏ. Sử dụng Hawking tầng 1012Ví dụ, lỗ đen kg, một lỗ đen có kích thước này sẽ có bán kính 1,5Ã 10-15 mét mà LỚN có kích thước xấp xỉ kích thước của một proton!
Đây có thể là một lỗ đen nhỏ, nhưng nó khá mạnh. Nhưng nó có đo lường được không? PBH được lý thuyết hóa để nén thẳng vào vật chất như thể nó không có ở đó, nhưng nó sẽ để lại dấu ấn. Khi thực thể nhỏ bé bay qua Trái đất với vận tốc siêu âm, nó sẽ bơm ra bức xạ dưới dạng electron và positron. Tổng năng lượng được tạo ra bởi PBH gần bằng năng lượng được tạo ra bởi sự phát nổ của một tấn TNT, nhưng năng lượng này là toàn bộ năng lượng mà nó lắng đọng dọc theo đường đi của nó qua đường kính Trái đất, chứ không phải năng lượng mà nó tạo ra khi va chạm. Vì vậy don don mong đợi một vụ nổ tuyệt vời, chúng tôi may mắn nhìn thấy một tia lửa khi nó chạm đất.
Mọi hy vọng phát hiện tác động của lỗ đen nhỏ như vậy đều rất mong manh, vì sóng địa chấn được tạo ra sẽ không đáng kể. Trên thực tế, bằng chứng duy nhất về một lỗ đen có kích thước này đi qua hành tinh này sẽ là thiệt hại bức xạ dọc theo đường hầm siêu nhỏ đi từ một phía của Trái đất sang phía bên kia. Như tuyên bố táo bạo của đội Nga / Thụy Sĩ:
“Nó tạo ra một ống dài của vật liệu bị hư hại nặng bức xạ, có thể nhận biết được theo thời gian địa chất.Giật - Khriplovich, Pomeransky, Produit và Ruban, từ tờ giấy: Một người có thể phát hiện ra lỗ đen nhỏ xuyên qua Trái đất không?
Khi nghiên cứu này tập trung vào một lỗ đen nhỏ bé, nguyên thủy, sẽ rất thú vị khi điều tra các tác động của lỗ đen lớn hơn sẽ có tác động - có lẽ là một khối với Trái đất và bán kính của một quả bóng golf?
Nguồn giấy: arXiv
