İlkel kara deliklerin kanıtları gezegenlerde, hatta Dünya’daki gündelik nesnelerde saklanıyor olabilir

Bir kara deliğin oluşumunu hayal edin ve muhtemelen büyük bir yıldızın yakıtının bitip kendi içine çöktüğünü hayal edeceksiniz. Ancak erken evrenin kaotik koşulları, birçok küçük kara deliğin ilk yıldızlardan çok önce oluşmasına da izin vermiş olabilir.

Bu ilksel kara delikler onlarca yıldır teorize ediliyor ve hatta evrenin toplam kütlesinin %85’ini oluşturan görünmez madde olan karanlık madde bile olabilir.

Yine de hiçbir ilkel kara delik gözlemlenmedi.

Buffalo Üniversitesi’nin ortaklaşa yürüttüğü yeni araştırma, onların varlığını doğrulamak için hem büyük hem de küçük düşünmeyi öneriyor; imzalarının, çok büyük (uzaydaki içi boş planetoidler) ve kayalar gibi Dünya’da bulunan günlük malzemelerdeki çok küçük mikroskobik tünellere kadar değişebileceğini öne sürüyor. , metal ve cam.

Aralık sayısında yayınlanacak Karanlık Evrenin Fiziği ve şu anda çevrimiçi olarak mevcut olan teorik çalışmak Evrendeki büyük bir kayalık nesnenin içinde hapsolmuş ilkel bir kara deliğin, onun sıvı çekirdeğini tüketip içini boş bırakacağını öne sürüyor. Alternatif olarak, daha hızlı bir ilksel kara delik, Dünya’daki materyal de dahil olmak üzere katı materyalin içinden geçiyorsa arkasında mikroskopla görülebilecek kadar büyük düz tüneller bırakabilir.

Çalışmanın ortak yazarı Dejan Stojkovic, “Bu imzaları bulma şansı düşük, ancak onları aramak çok fazla kaynak gerektirmeyecek ve ilkel bir kara deliğin ilk kanıtı olan potansiyel kazanç çok büyük olacaktır” diyor. UB Sanat ve Bilim Koleji’nde fizik profesörü olan D. “Kalıpların dışında düşünmeliyiz çünkü daha önce ilkel kara delikleri bulmak için yapılanlar işe yaramadı.”

Çalışma, içi boş bir planetoidin kendi içine çökmeden ne kadar büyük olabileceğini ve ilkel bir kara deliğin Dünya’daki bir nesneden geçme olasılığını hesapladı. (İçinizden ilkel bir kara deliğin geçmesinden endişeleniyorsanız endişelenmeyin. Çalışma bunun ölümcül olmayacağı sonucuna vardı.)

National Dong Hwa Üniversitesi ve Case Western Reserve’den ortak yazar Ph.D. De-Chang Dai, “Bu uzun olasılıklar nedeniyle binlerce, milyonlarca ve hatta milyarlarca yıldır var olan sağlam işaretlere odaklandık” diyor. Üniversite.

İçi boş nesneler Dünya’nın 1/10’undan büyük olamaz

Evren, Büyük Patlama’dan sonra hızla genişledikçe, uzayın alanları çevrelerine göre daha yoğun olabilir, bu da onların çökmesine ve ilkel kara deliklerin (PBH’ler) oluşmasına neden olabilir.

PBH’ler, daha sonra ölen yıldızların oluşturduğu yıldız kara deliklerinden çok daha az kütleye sahip olacak, ancak yine de atom büyüklüğünde bir alana sıkıştırılmış bir dağın kütlesi gibi son derece yoğun olacaklar.

Daha önce teorik solucan deliklerinin nerede bulunabileceğini öneren Stojkovic, PBH’nin oluşumu sırasında veya sonrasında bir gezegen, ay veya asteroit içinde sıkışıp kalmadığını merak etti.

Stojkovic, “Nesnenin sıvı bir merkezi çekirdeği varsa, o zaman yakalanan PBH, yoğunluğu dış katı katmanın yoğunluğundan daha yüksek olan sıvı çekirdeği emebilir” diyor.

Eğer nesne bir asteroitten etkilenirse PBH nesneden kaçabilir ve geriye içi boş bir kabuktan başka bir şey kalmaz.

Peki böyle bir kabuk kendini destekleyecek kadar güçlü mü olacak, yoksa kendi gerilimi altında çökecek mi? Granit ve demir gibi doğal malzemelerin gücünü yüzey gerilimi ve yüzey yoğunluğuyla karşılaştıran araştırmacılar, böyle içi boş bir nesnenin Dünya’nın yarıçapının onda birinden fazla olamayacağını hesapladı; bu da onun gerçek bir gezegenden ziyade küçük bir gezegen olma ihtimalini daha yüksek kılıyor. .

Stojkovic, “Bundan daha büyükse çökecek” diyor.

Bu içi boş nesneler teleskoplarla tespit edilebilir. Kütle ve dolayısıyla yoğunluk, bir nesnenin yörüngesi incelenerek belirlenebilir.

Stojkovic, “Nesnenin yoğunluğu boyutuna göre çok düşükse, bu onun içi boş olduğunun iyi bir göstergesidir” diyor.

Gündelik Nesneler Kara Delik Dedektörleri Olabilir

Çalışma, sıvı çekirdeği olmayan nesneler için PBH’lerin düz bir tünelden geçip arkasında bırakabileceğini öne sürüyor. Örneğin kütlesi 10 olan bir PBH²² gram, arkasında 0,1 mikron kalınlığında bir tünel bırakacaktır.

Büyük bir metal levha veya başka bir malzeme, bu tünellerin aniden ortaya çıkması açısından izlenerek etkili bir kara delik dedektörü görevi görebilir; ancak Stojovic, mevcut tünelleri çok eski malzemelerle (yüzlerce yıllık binalardan) arama şansınızın daha yüksek olacağını söylüyor. milyarlarca yıllık kayalara kadar.

Yine de, karanlık maddenin gerçekten de PBH’lerden oluştuğunu varsaysak bile, bir PBH’nin milyar yıllık bir kayanın içinden geçme olasılığının 0,000001 olduğunu hesapladılar.

Stojkovic, “Maliyet ve faydaya bakmalısınız. Bunu yapmanın maliyeti yüksek mi? Hayır, öyle değil” diyor.

Bu nedenle, yaşamınız boyunca bir PBH’nin sizden geçme olasılığı en hafif tabirle düşüktür. Biri yapsa bile muhtemelen bunu fark etmezsiniz.

Bir kayanın aksine, insan dokusunda az miktarda bir gerilim vardır, dolayısıyla PBH onu parçalamaz. Ve bir PBH’nin kinetik enerjisi çok büyük olsa da, çok hızlı hareket ettiği için çarpışma sırasında büyük bir kısmını serbest bırakamaz.

Stojkovic, “Eğer bir mermi bir ortamda ses hızından daha hızlı hareket ediyorsa, ortamın moleküler yapısının tepki verecek zamanı olmaz” diyor. “Pencereye taş atarsan kırılır. Silahla pencereye ateş edersen büyük ihtimalle delik kalır.”

Yeni teorik çerçevelere ihtiyaç var

Bunun gibi teorik çalışmaların hayati önem taşıdığını söyleyen Stojkovic, bir zamanlar mantıksız görünen birçok fiziksel kavramın artık olası kabul edildiğini belirtiyor.

Stojkoviç, alanın şu anda aralarında karanlık maddenin de bulunduğu bazı ciddi sorunlarla karşı karşıya olduğunu ekliyor. Son büyük devrimleri (kuantum mekaniği ve genel görelilik) bir asırlıktır.

“Gezegendeki en akıllı insanlar 80 yıldır bu sorunlar üzerinde çalışıyor ve henüz çözemediler” diyor. “Mevcut modellerin doğrudan genişletilmesine ihtiyacımız yok. Muhtemelen tamamen yeni bir çerçeveye ihtiyacımız var.”