Vi kan alla gissa vad som skulle hända om ett massivt svart hål skulle driva in i vårt solsystem ... det skulle inte vara mycket kvar när den intensiva gravitationskraften förbrukar planeterna och börjar suga bort vår sol. Men tänk om det svarta hålet är litet, kanske en kvar rest från Big Bang, som passerar obemärkt genom vårt grannskap och inte har någon synlig inverkan på det lokala rymden? Vad händer om denna lilla singularitet faller i banans väg för jorden och träffar vår planet? Denna konstiga händelse har funderats av teoretiska fysiker, förstå hur ett litet svart hål kunde upptäckas när det stansar ett snyggt hål trots jorden ...
Ursprungliga svarta hål (PBH) är en förutsedd produkt från Big Bang. På grund av den enorma energin som genererades i början av vårt universum, tros otaliga svarta hål ha skapats. Små svarta hål förväntas dock inte leva så länge. Eftersom svarta hål är teoretiserade för att stråla energi, kommer de också att förlora massa (enligt Stephen Hawkings teori, Hawking strålning), små svarta hål kommer därför att fizzas ut ur existensen mycket snabbt. I en välkänd publikation 1975 av Hawking uppskattar han den minsta storleken ett svart hål måste vara för att överleva fram till idag. PBH måste vara minst 1012kg (det är 1 000 000 000 000 kg) i massa när det skapas. 1012kg är faktiskt ganska liten i kosmiska standarder - Jorden har en massa på 6-1024kg - så vi talar om storleken på ett litet berg.
Så föreställ dig scenen. Jorden (vilken planet som helst för den delen) kretsar gärna runt solen. Ett litet primordialt svart hål passerar bara genom vårt solsystem och över jordens omloppsbana. Vi är alla medvetna om hur en stenig kropp som en nära jordens asteroid skulle påverka jorden om den slog oss, men vad skulle hända om en liten Nära jordens svarta hål slå oss? Teoretiska fysiker från Budker Institute of Nuclear Physics i Ryssland och INTEGRAL Science Data Center i Schweiz har funderat över samma fråga, och i en ny artikel beräknar de hur vi kan observera händelsen om det skulle hända (bara om vi inte gjorde det vet inte att vi hade träffat något!).
PBH: er som faller i stjärnor eller planeter har man tänkt på tidigare. Som tidigare granskats i Space Magazine kunde vissa observationer av planeterna och stjärnorna tillskrivas att små svarta hål fastnade i kroppens gravitationsbrunn. Detta kan förklara de ovanliga temperaturerna som observerats i Saturnus och Jupiter, de är varmare än de borde vara, den extra värmen makt produceras genom interaktioner med en PBH som gömmer sig inuti. Om en fångad i en stjärna, kan en PBH ta energi från kärnreaktionerna i kärnan, kanske få en för tidig supernova. Men vad händer om PBH reser väldigt snabbt och träffar jorden? Detta är vad denna forskning fokuserar på.
Jag kan förvänta mig någon katastrofisk, energisk händelse när ett urbant svart hål träffar jorden. Det är ju ett svart hål! Men resultaten från detta papper är lite av ett antiklimaks, men coola likadant.
Genom att beräkna var energin från kollisionen kommer från kan forskarna uppskatta vilken effekt kollisionen kan ha. De två huvudsakliga energikällorna kommer från PBH som faktiskt träffar jordmaterial (kinetisk) och från svart hålstrålning. Antagande att vi har mer sannolikhet att slå ett mikrosvart hål (dvs mycket, mycket mindre än ett svart hål från en kollapsad stjärna) som kommer från universums början, det kommer att bli litet. Använda Hawking's 1012kg svart hål som exempel, ett svart hål av denna storlek kommer att ha en radie på 1,5–10-15 meter ... det är ungefär storleken på en proton!
Det här kan vara ett litet svart hål, men det packar en stans. Men är det mätbart? PBH: er är teoretiserade för att zipa rakt igenom materien som om det inte fanns där, men det kommer att lämna ett märke. När den lilla enheten flyger genom jorden med en supersonisk hastighet kommer den att pumpa ut strålning i form av elektroner och positroner. Den totala energin som skapas av en PBH är ungefär lika med den energi som produceras genom detonationen av ett ton TNT, men denna energi är total energi den deponerar längs sin väg genom jordens diameter, inte den energi den producerar vid påverkan. Så förvänta dig inte en magnifik explosion, vi hade tur att se en gnista när den träffar marken.
Alla förhoppningar för att upptäcka en sådan liten inverkan på svart hål är smala, eftersom de seismiska vågorna som genereras skulle vara försumbara. Faktum är att det enda beviset på att ett svart hål av denna storlek passerar planeten är strålningsskadorna längs den mikroskopiska tunneln som passerar från ena sidan av jorden till den andra. Som det med frimodighet sägs av det ryska / schweiziska teamet:
“Det skapar ett långt rör av starkt strålningsskadat material, som borde vara kännbart under geologisk tid.”- Khriplovich, Pomeransky, Produit och Ruban, från tidningen:" Kan man upptäcka passering av litet svart hål genom jorden? "
Eftersom denna forskning fokuserar på ett litet, primordialt svart hål, skulle det vara intressant att undersöka effekterna av ett större svart hål skulle ha påverkan - kanske ett med jordens massa och radien för en golfboll ...?
Källpapper: arXiv
