เราทุกคนสามารถเดาได้ว่าจะเกิดอะไรขึ้นหากหลุมดำขนาดใหญ่ล่องลอยไปในระบบสุริยะของเรา ... จะไม่มีเหลืออีกต่อไปเมื่อแรงโน้มถ่วงที่รุนแรงกินดาวเคราะห์และเริ่มดูดกลืนดวงอาทิตย์ของเรา แต่ถ้าหลุมดำมีขนาดเล็กอาจเหลือส่วนที่เหลือจาก Big Bang ที่ไม่มีใครสังเกตเห็นผ่านย่านของเราโดยไม่มีผลกระทบที่สังเกตเห็นได้ในพื้นที่ท้องถิ่น เกิดอะไรขึ้นถ้าภาวะเอกฐานขนาดเล็กนี้ตกอยู่ในเส้นทางของวงโคจรของโลกและกระทบโลกของเรา? เหตุการณ์ประหลาดนี้ได้รับการไตร่ตรองโดยนักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีทำความเข้าใจว่าสามารถตรวจจับหลุมดำขนาดเล็กได้อย่างไรเมื่อมันเจาะรูอย่างเป็นระเบียบแม้ว่าโลกจะอยู่ ...
หลุมดำดึกดำบรรพ์ (PBHs) เป็นผลิตภัณฑ์ที่คาดการณ์ของบิ๊กแบง เนื่องจากพลังงานขนาดใหญ่ที่สร้างขึ้นในตอนต้นของจักรวาลของเราหลุมดำนับไม่ถ้วนถูกคิดว่าถูกสร้างขึ้น อย่างไรก็ตามหลุมดำขนาดเล็กไม่คาดว่าจะอยู่ได้นานนัก เมื่อหลุมดำถูกทฤษฎีให้แผ่พลังงานพวกมันจะสูญเสียมวล (ตามทฤษฎีของ Stephen Hawking รังสีฮอว์คิง) หลุมดำขนาดเล็กจึงจะมลายหายไปอย่างรวดเร็ว ในสิ่งพิมพ์ที่รู้จักกันดีในปี 1975 โดยฮอว์คิงเขาประเมินขนาดขั้นต่ำที่หลุมดำจะต้องอยู่รอดจนถึงปัจจุบัน PBH จะต้องมีอย่างน้อย 1012kg (นั่นคือ 1,000,000,000,000 kg) ในมวลเมื่อมันถูกสร้างขึ้น 1012กิโลกรัมมีขนาดค่อนข้างเล็กในมาตรฐานของจักรวาล - โลกมีมวล6Ã — 1024กิโลกรัม - ดังนั้นเรากำลังพูดถึงขนาดของภูเขาลูกเล็ก ๆ
ดังนั้นภาพฉาก โลก (ดาวเคราะห์ใด ๆ สำหรับเรื่องนั้น) กำลังโคจรรอบดวงอาทิตย์อย่างมีความสุข หลุมดำขนาดเล็กแห่งแรกเริ่มจะผ่านระบบสุริยะของเราและผ่านวงโคจรของโลก เราทุกคนตระหนักดีว่ารูปร่างของหินเช่นดาวเคราะห์น้อยใกล้โลกจะส่งผลกระทบต่อโลกอย่างไรหากมันกระทบเรา แต่จะเกิดอะไรขึ้น ใกล้หลุมดำโลก ตีเรา นักฟิสิกส์เชิงทฤษฎีจาก Budker Institute of Nuclear Physics ในรัสเซียและ INTEGRAL Science Data Center ในสวิตเซอร์แลนด์ได้ไตร่ตรองคำถามเดียวกันนี้และในรายงานฉบับใหม่พวกเขาคำนวณว่าเราจะสังเกตเหตุการณ์ได้อย่างไร (ในกรณีที่เราไม่ได้ทำ ไม่รู้ว่าเราเคยตีอะไรบางอย่าง!)
PBHs ตกลงไปในดาวหรือดาวเคราะห์ได้เคยคิดมาก่อน จากการสำรวจก่อนหน้านี้ในนิตยสาร Space รายงานว่าการสำรวจดาวเคราะห์และดวงดาวบางส่วนอาจเกิดจากหลุมดำขนาดเล็กที่ติดอยู่ภายในหลุมความโน้มถ่วงของร่างกาย สิ่งนี้อาจอธิบายถึงอุณหภูมิผิดปกติที่พบในดาวเสาร์และดาวพฤหัสบดีพวกมันร้อนกว่าที่ควรจะเป็นคือความร้อนที่เพิ่มขึ้น อาจ ถูกสร้างขึ้นโดยการโต้ตอบกับ PBH ที่ซ่อนอยู่ภายใน หากติดอยู่ภายในดาว PBH อาจใช้พลังงานจากปฏิกิริยานิวเคลียร์ในแกนกลางบางทีอาจนำไปสู่ซูเปอร์โนวาก่อนวัยอันควร แต่ถ้า PBH เดินทางเร็วมากและโจมตีโลกล่ะ นี่คือสิ่งที่งานวิจัยนี้มุ่งเน้น
ฉันคาดหวังว่าจะมีเหตุการณ์ที่รุนแรงและมีพลังมากเนื่องจากหลุมดำดั่งเดิมที่กระทบโลก หลังจากทั้งหมดมันเป็นหลุมดำ! แต่ผลลัพธ์จากบทความนี้ค่อนข้างต่อต้านจุดสุดยอด แต่ก็เท่ห์เหมือนกันทั้งหมด
ด้วยการคำนวณว่าพลังงานจากการชนมาจากที่ใดนักวิจัยสามารถประเมินได้ว่าการชนอาจเกิดขึ้นได้อย่างไร แหล่งพลังงานหลักสองแหล่งจะมาจาก PBH ที่กระทบกับวัสดุของโลก (การเคลื่อนไหว) และจากการแผ่รังสีของหลุมดำ สมมติว่าเรามีโอกาสมากขึ้นที่จะตีหลุมดำขนาดเล็ก (กล่าวคือมีขนาดเล็กกว่าหลุมดำจากดาวที่ยุบตัวลงมาก) ซึ่งมีต้นกำเนิดมาจากจุดเริ่มต้นของจักรวาลมันจะเล็กมาก ใช้ Hawking's 1012ยกตัวอย่างเช่นหลุมดำกิโลกรัมหลุมดำขนาดนี้จะมีรัศมี1.5Ã — 10-15 เมตร…นั่นเท่ากับขนาดของโปรตอน!
นี่อาจเป็นหลุมดำเล็ก ๆ หนึ่งหลุม แต่มันก็อัดแน่น แต่มันวัดได้หรือไม่ PBH ถูกตั้งทฤษฎีให้ซิปผ่านสสารโดยตรงราวกับว่ามันไม่ได้อยู่ที่นั่น แต่มันจะทิ้งร่องรอยไว้ เมื่อเอนทิตีขนาดเล็กบินผ่านโลกด้วยความเร็วเหนือเสียงมันจะปั๊มรังสีออกมาในรูปของอิเล็กตรอนและโพสิตรอน พลังงานทั้งหมดที่สร้างโดย PBH เท่ากับพลังงานที่เกิดจากการระเบิดของทีเอ็นทีหนึ่งตัน แต่พลังงานนี้เป็น รวม พลังงานสะสมอยู่ตามเส้นทางผ่านเส้นผ่านศูนย์กลางของโลกไม่ใช่พลังงานที่ก่อให้เกิดผลกระทบ ดังนั้นอย่าคาดหวังว่าจะเกิดการระเบิดครั้งใหญ่เราโชคดีที่ได้เห็นประกายไฟเมื่อมันกระทบพื้น
ความหวังใด ๆ ในการตรวจจับการชนของหลุมดำขนาดเล็กนั้นบางเฉียบเนื่องจากคลื่นไหวสะเทือนที่เกิดขึ้นจะน้อยมาก ในความเป็นจริงหลักฐานเพียงอย่างเดียวของหลุมดำขนาดเท่านี้ที่ผ่านไปทั่วโลกจะเป็นความเสียหายจากการแผ่รังสีตามอุโมงค์ขนาดเล็กที่ผ่านจากด้านหนึ่งของโลกไปยังอีกด้านหนึ่ง ตามที่ระบุไว้อย่างกล้าหาญโดยทีมรัสเซีย / สวิส:
“มันสร้างหลอดยาวของวัสดุที่มีความเสียหายอย่างรุนแรงจากการแผ่รังสีซึ่งควรจะจดจำได้ตลอดเวลาทางธรณีวิทยา” - Khriplovich, Pomeransky, Produit และ Ruban จากกระดาษ:“ หนึ่งสามารถตรวจจับทางเดินของหลุมดำขนาดเล็กผ่านโลกได้หรือไม่”
การวิจัยครั้งนี้มุ่งเน้นไปที่หลุมดำขนาดเล็กที่มีขนาดเล็ก แต่ดั้งเดิมมันน่าสนใจที่จะตรวจสอบผลกระทบของหลุมดำขนาดใหญ่ที่อาจมีผลกระทบ - บางทีอาจเป็นที่ที่มีมวลของโลกและรัศมีของลูกกอล์ฟ ... ?
กระดาษต้นฉบับ: arXiv
