Dowody na istnienie pierwotnych czarnych dziur mogą ukrywać się w twoim tosterze, albo kubku
Gdy wyobrażamy sobie narodziny czarnej dziury, zapewne a myśl przychodzi nam masywną gwiazdę, której kończy się paliwo, i która zapada się w sobie. Jednak naukowcy od dawna przypuszczają, że chaotyczne warunki wczesnego wszechświata również mogły umożliwić powstanie wielu małych czarnych dziur i to na długo, zanim pojawiły się gwiazdy.
Te hipotetyczne obiekty nazywamy pierwotnymi czarnymi dziurami. Teorie na ich temat pojawiły się już dziesiątki lat temu. Mogłyby się one okazać nieuchwytną ciemną materią, niewidzialną materią, która stanowi 85 proc. całkowitej masy Wszechświata. Nigdy jednak nie zaobserwowano pierwotnej czarnej dziury.
Aby potwierdzić ich istnienie, naukowcy z Uniwersytetu w Buffalo proponują zmianę sposobu myślenia zarówno w dużej, jak i małej skali. Badacze sugerują, że oznaki pierwotnych czarnych dziur mogą być bardzo duże i byłyby to puste planetoidy krążące w kosmosie, lub maleńkie - co oznaczałoby istnienie mikroskopijnych tuneli znajdujących się w codziennych materiałach występujących na Ziemi, takich jak skały, metal i szkło.
Badanie opublikowane w grudniowym wydaniu Physics of the Dark Universe zakłada, że pierwotna czarna dziura uwięziona w dużym, skalistym obiekcie w kosmosie pochłonęłaby jego płynne jądro i pozostawiła je pustym. Pierwotna czarna dziura, przechodząc przez materiał stały, w tym materiał tutaj, na Ziemi, mogłaby też pozostawić po sobie miniaturowe tunele wystarczająco duże, aby były widoczne pod mikroskopem.
Szanse na znalezienie tych sygnatur są niewielkie, a ich poszukiwanie nie wymagałoby dużych zasobów, ale potencjalna korzyść, pierwszy dowód na istnienie pierwotnej czarnej dziury, byłaby ogromna. Musimy myśleć nieszablonowo, ponieważ to, co zostało zrobione wcześniej, aby znaleźć pierwotne czarne dziury, nie zadziałało
– mówi współautor badania, dr Dejan Stojkovic, profesor fizyki w UB College of Arts and Sciences.
Czy pierwotna czarna dziura jest niebezpieczna?
W badaniu obliczono, jak duża może być pusta planetoida bez zapadnięcia się w siebie, a także prawdopodobieństwo, że pierwotna czarna dziura przejdzie przez obiekt na Ziemi.
Tu ważna uwaga! Jeśli martwisz się, że pierwotna czarna dziura przejdzie przez ciebie, nie martw się. Badanie wykazało, że nie będzie to śmiertelne.
Z uwagi na te niewielkie szanse skupiliśmy się na śladach, które istniały przez tysiące, miliony, a nawet miliardy lat
– mówi współautor pracy, dr De-Chang Dai z National Dong Hwa University i Case Western Reserve University.
Więcej o fascynujących czarnych dziurach przeczytasz na Spider's Web:
Góra ściśnięta do rozmiaru atomu
W miarę jak wszechświat rozszerzał się gwałtownie po Wielkim Wybuchu, niektóre obszary przestrzeni mogły być gęstsze od otoczenia, co spowodowało ich zapadnięcie się i powstanie pierwotnych czarnych dziur.
Takie czarne dziury miałyby znacznie mniejszą masę niż gwiezdne czarne dziury, które powstały później z umierających gwiazd, ale nadal byłyby niezwykle gęste, niczym masa góry ściśnięta do rozmiaru atomu.
Poszukiwanie kosmicznej wydmuszki
Stojkovic zastanawiał się, czy taki obiekt kiedykolwiek został uwięziony wewnątrz planety, księżyca lub asteroidy, w trakcie lub po jej uformowaniu.
Jeśli obiekt ma ciekły rdzeń centralny, wówczas przechwycona czarna dziura może wchłonąć ciekły rdzeń, którego gęstość jest większa od gęstości powierzchni. Taka pierwotna czarna dziura mogłaby uciec z obiektu, gdyby ten uderzył w asteroidę, pozostawiając jedynie pustą skorupę – mówi Stojkovic.
Ale czy taka skorupa byłaby wystarczająco mocna, aby utrzymać samą siebie, czy też po prostu zapadłaby się pod wpływem własnego napięcia? Porównując wytrzymałość naturalnych materiałów, takich jak granit i żelazo, z napięciem powierzchniowym i gęstością powierzchniową, naukowcy obliczyli, że taki pusty obiekt nie mógłby mieć więcej niż jedną dziesiątą promienia Ziemi. Jeśli byłby większy, zapadłby się w sobie.
Te puste obiekty można wykryć za pomocą teleskopów. Masę, a zatem gęstość, można określić, badając orbitę obiektu.
Jeśli gęstość obiektu jest zbyt niska w stosunku do jego rozmiaru, to dobry znak, że jest on pusty
– mówi Stojkovic.
Tunele po czarnych dziurach
W przypadku obiektów bez płynnego rdzenia pierwotna czarna dziura może po prostu przejść przez obiekt i pozostawić po sobie tunel. Taka czarna dziura o masie 10 22 gramów, czyli 10 z 22 zerami, pozostawiłby tunel o grubości 0,1 mikrona.
Duży kawałek metalu lub innego materiału mógłby posłużyć jako skuteczny detektor czarnych dziur. Stojovic twierdzi, że największe szanse na znalezienie istniejących tuneli są w bardzo starych materiałach, od budynków mających setki lat, po skały mające miliardy lat.
To wciąż jednak nie takie proste. Nawet zakładając, że ciemna materia rzeczywiście składa się z pierwotnych czarnych dziur, naukowcy obliczyli, że prawdopodobieństwo przejścia pierwotnej czarnej dziury przez głaz mający miliard lat wynosi 0,000001.
Prawdopodobieństwo, że taki obiekt przejdzie przez ciebie w ciągu twojego życia, jest, delikatnie mówiąc, niewielkie. Nawet gdyby tak się stało, nawet byś tego nie zauważył.
Pierwotna czarna dziura nie ma możliwości rozerwania ludzkiej tkanki. Chociaż jej energia kinetyczna może być ogromna, nie może uwolnić jej dużo podczas zderzenia, ponieważ porusza się zbyt szybko.
Jeśli pocisk porusza się przez medium szybciej niż prędkość dźwięku, struktura molekularna medium nie ma czasu, aby zareagować. Rzuć kamieniem przez okno, prawdopodobnie się rozbije. Strzel w okno z broni, prawdopodobnie zostanie po nim tylko dziura
– mówi Stojkovic.
