Všichni si můžeme domyslet, co by se stalo, kdyby do naší sluneční soustavy unášela masivní černá díra... moc by toho nezbylo, jakmile intenzivní gravitační síla pohltí planety a začne vysávat naše Slunce. Ale co když je černá díra malá, možná pozůstatek po velkém třesku, prochází bez povšimnutí naším sousedstvím a nemá žádný pozorovatelný dopad na místní prostor? Co když tato malá singularita zapadne do dráhy oběžné dráhy Země a zasáhne naši planetu? O této podivné události přemýšleli teoretičtí fyzici, kteří chápali, jak by mohla být detekována malá černá díra, když prorazí Zemi…
Primordiální černé díry (PBH) jsou předpovězeným produktem Velkého třesku. Vzhledem k obrovské energii generované na začátku našeho vesmíru se předpokládá, že bylo vytvořeno nespočet černých děr. Neočekává se však, že by malé černé díry žily příliš dlouho. Jak se předpokládá, že černé díry vyzařují energii, ztratí také hmotnost (podle teorie Stephena Hawkinga, Hawkingovo záření ), malé černé díry proto velmi rychle zaniknou. Ve známé publikaci Hawkinga z roku 1975 odhaduje minimální velikost černé díry, aby přežila až do současnosti. PBH by muselo být alespoň 1012kg (to je 1 000 000 000 000 kg) hmotnosti při jeho vytvoření. 1012kg je ve skutečnosti v kosmických měřítkách docela malý – Země má hmotnost 6 × 1024kg – mluvíme tedy o velikosti malé hory.
Takže si představte scénu. Země (jakákoli planeta) šťastně obíhá kolem Slunce. Malá prvotní černá díra náhodou prochází naší sluneční soustavou a oběžnou dráhou Země. Všichni jsme si vědomi toho, jak skalnaté těleso, jako je např Blízký zemský asteroid by ovlivnilo Zemi, kdyby nás zasáhlo, ale co by se stalo, kdyby malýBlízko Země Černá díratrefit nás? Teoretickí fyzici z Budkerova institutu jaderné fyziky v Rusku a INTEGRAL Science Data Center ve Švýcarsku se zamýšleli nad stejnou otázkou a v novém článku vypočítali, jak bychom mohli pozorovat událost, kdyby k ní došlo (jen pro případ, že bychom to neudělali nevím, že jsme něco trefili!).
O PBH padajících do hvězd nebo planet se uvažovalo již dříve. Tak jako dříve přezkoumáno v dnešním Universe by mohla být některá pozorování planet a hvězd připsána malým černým dírám uvězněným uvnitř gravitační studny těla. To by mohlo vysvětlit neobvyklé teploty pozorované na Saturnu a Jupiteru, jsou teplejší, než by měly být, extra teplomohlbýt produkován interakcí s PBH ukrývajícím se uvnitř. Pokud je PBH uvězněn ve hvězdě, mohl by odebírat energii z jaderných reakcí v jádře, což by mohlo způsobit předčasnou supernovu. Ale co když PBH cestuje velmi rychle a zasáhne Zemi? Na to se zaměřuje tento výzkum.
Očekával bych nějakou katastrofickou energetickou událost, když prapůvodní černá díra zasáhne Zemi.Koneckonců, je to černá díra!Ale výsledky z tohoto článku jsou trochu anti-klimax, ale stejně cool.
Výpočtem, odkud může energie ze srážky pocházet, vědci mohou odhadnout, jaký účinek může srážka mít. Dva hlavní zdroje energie budou z PBH skutečně dopadajícího na materiál Země (kinetický) a ze záření černých děr. Za předpokladu, že máme větší pravděpodobnost, že zasáhneme mikročernou díru (tj. mnohem, mnohem menší než černá díra ze zhroucené hvězdy) pocházející z počátku vesmíru, bude malá. Použití Hawkingova 1012kg černé díry jako příklad, černá díra této velikosti bude mít poloměr 1,5 × 10-patnáctmetrů… to je přibližně velikost protonu!
Může to být jedna malá černá díra, ale dá to docela ránu. Ale je to měřitelné? Teoreticky se předpokládá, že PBH procházejí hmotou, jako by tam nebyla, ale zanechá stopu. Jak drobná entita prolétá Zemí nadzvukovou rychlostí, bude pumpovat záření ve formě elektronů a pozitronů. Celková energie vytvořená PBH se zhruba rovná energii vyrobené detonací jedné tuny TNT, ale tato energie jecelkovýenergii, kterou ukládá podél své cesty přes průměr Země, nikoli energii, kterou produkuje při dopadu. Nečekejte tedy velkolepý výbuch, měli bychom štěstí, kdybychom viděli jiskru, která dopadne na zem.
Jakékoli naděje na detekci dopadu tak malé černé díry jsou mizivé, protože generované seismické vlny by byly zanedbatelné. Ve skutečnosti jediným důkazem toho, že černá díra této velikosti prochází planetou, bude radiační poškození podél mikroskopického tunelu procházejícího z jedné strany Země na druhou. Jak odvážně uvedl ruský/švýcarský tým:
'Vytváří dlouhou trubici silně radiačně poškozeného materiálu, který by měl zůstat rozpoznatelný po geologickou dobu.“ – Khriplovich, Pomeransky, Produit a Ruban, z listu: „ Lze detekovat průchod malé černé díry Zemí? '
Protože se tento výzkum zaměřuje na malou, prvotní černou díru, bylo by zajímavé prozkoumat účinky větší černé díry na dopad – možná takový s hmotností Země a poloměrem golfového míčku…?
Zdrojový papír: arXiv