Ősfekete lyuk

Az elsődleges fekete lyuk a fekete lyuk egy  feltételezett típusa , amely nem egy nagy csillag gravitációs összeomlása miatt alakult ki , hanem szupersűrű anyagban, az Univerzum kezdeti tágulásakor .

Az ősrobbanás modellje szerint az úgynevezett Planck-korszak után a világegyetem nyomása és hőmérséklete szupermagas volt [1] . Ilyen körülmények között az anyag sűrűségének egyszerű ingadozása elég nagy volt ahhoz, hogy fekete lyukakat hozzon létre. Bár a legtöbb nagy sűrűségű régió az univerzum tágulása miatt eltávolodott egymástól , az ősfekete lyukak stabilak lévén, a mai napig fennmaradhattak.

A kozmológusok felvetették, hogy a 10 14 kg és 10 23 kg közötti tömegű ősfekete lyukak [2] sötét anyagot alkothatnak [3] [4] . Ezek a legnehezebb jelöltek a sötét anyag részecskéinek szerepére [5] . Az ilyen tömegű fekete lyukak (a tipikus aszteroida tömegtartomány ) olyan objektumokat tartalmaznak, amelyek elég kicsik ahhoz, hogy túléljék a mai napig, de elég nagyok ahhoz, hogy figyelembe vegyék a megfigyelt gravitációs lencsehatást .

Felfedezés

Az ősfekete lyukak észlelésének egyik lehetséges módja a Hawking-sugárzás nyomon követése . Stephen Hawking 1974-ben felvetette, hogy galaxisunk galaktikus halorégiójában nagyszámú kis ősfekete lyuk létezhet . A hipotézis szerint minden fekete lyuk tömegével fordítottan arányos Hawking-sugárzást bocsát ki. Mivel ez a sugárzás csökkenti tömegüket, a nagyon kis tömegű fekete lyukak gyorsan "elpárolognak", és a végső szakaszban egy millió megatonnás hidrogénbomba robbanásnak megfelelő robbanást idéznek elő [6] . Másrészt egy stabil, körülbelül 3 naptömegű fekete lyuk nem veszítheti el tömegét az Univerzum fennállása alatt (ehhez kb. 10 69 év kell). De mivel az ősfekete lyukak nem a csillagok összeomlásakor keletkeznek, bármilyen méretűek lehetnek, és egy körülbelül 10 11 kg tömegű fekete lyuk élettartama megközelítőleg megegyezik a világegyetem korával (körülbelül 13 milliárddal). évek). Ha ilyen kis tömegű fekete lyukak kellő számban keletkeztek az Ősrobbanás során, akkor ma már megfigyelhetünk néhányat. A NASA műholdjáról 2008 júniusában felbocsátott Fermi Gamma Ray Űrteleszkóp kifejezetten "elpárolgó" ősfekete lyukak felkutatására készült. De ha a Hawking-sugárzás valójában nem létezik, az ősfekete lyukak felderítése rendkívül nehéz, ha nem lehetetlen lenne kis méretük és gravitációjuk miatt .

Felmerült [7] [8] , hogy a mikroszkopikus méretű, egy nukleon nagyságrendű tömegű és óriási sebességű fekete lyukak szabadon behatolhatnak a Földön , anélkül, hogy káros következményekkel járnának, miközben érzékelhető akusztikus jelet bocsátanak ki.

Az ősfekete lyukak kimutatásának másik módja a csillagok felszínének megfigyelése . Ha egy fekete lyuk áthalad egy látható csillagon, az utóbbi sűrűsége megfigyelhető ingadozásokat tapasztalhat [9] [10] .

A fogalom szerepe az elméleti fizikában

A gamma-kitörések egyik lehetséges magyarázataként az ősfekete lyukak elpárolgását javasolták . Az ősfekete lyukakkal megoldható további kozmológiai problémák közé tartozik a sötét anyag probléma, a kozmológiai tartományfal probléma [11] és a kozmológiai monopólus probléma [12] . Mivel az ősfekete lyukak tetszőleges méretűek lehetnek, ezek kérdése a galaxisok megjelenése szempontjából is aktuális .

Még ha az ősfekete lyukak tanulmányozása nem is oldja meg a fenti problémákat, az azonosított fekete lyukak (2010-től mindössze két átlagos tömegű fekete lyuk létezését igazolják) lehetővé teszik, hogy határokat állítson fel a sűrűség- ingadozások spektrumára az Univerzum létezésének korai szakasza.

Húrelmélet

Az általános relativitáselmélet szerint a legkisebb ősfekete lyukaknak már "el kellett volna párologniuk", de ha négydimenziós térben helyezkednek el , ahol a húrelmélet szerint a gravitációs erő nem kis léptékeken hat, ez "nagyon jelentősen lelassítja a párolgást » [13] . Ez azt jelentheti, hogy jelenleg több ezer ősfekete lyuk található galaxisunkban. A NASA műholdjáról 2008 júniusában felbocsátott Fermi Gamma Ray űrteleszkópot használják ennek az elméletnek a tesztelésére . A gamma-kitörések bizonyos interferenciamintájának megjelenése esetén ez lehet az első közvetett megerősítés az ősfekete lyukak és a húrelmélet létezésére.

Jegyzetek

  1. The Plank Epoch . Letöltve: 2014. október 18. Az eredetiből archiválva : 2021. január 30.
  2. Michael Kesden, Shravan Hanasoge, (2011. szeptember) "Ősi fekete lyukak által vezérelt átmeneti naposzcillációk", Physical Review Letters. http://arxiv.org/PS_cache/arxiv/pdf/1106/1106.0011v1.pdf Archiválva : 2019. június 1. a Wayback Machine -nél
  3. Ősfekete lyuk . Letöltve: 2022. március 29. Az eredetiből archiválva : 2020. február 16.
  4. Juan Garcia Beyido, Sebastien Cless. Fekete lyukak az idők kezdetén  // A tudomány világában . - 2017. - 8/9 sz . - S. 130-137 .
  5. Az ősfekete lyukak keresése . Letöltve: 2014. november 3. Az eredetiből archiválva : 2014. november 3..
  6. Hawking, SW (1977). A fekete lyukak kvantummechanikája. Scientific American , 236, p. 34-40.
  7. I. B. Khriplovich, A. A. Pomeransky, N. Produit és G. Yu. Ruban: Meg lehet észlelni egy kis fekete lyuk áthaladását a Földön? , preprint Archivált : 2019. december 10. a Wayback Machine -nél
  8. I. B. Khriplovich, A. A. Pomeransky, N. Produit és G. Yu. Ruban, Kis fekete lyuk áthaladása a Földön. Kimutatható? , preprint Archivált : 2017. november 7. a Wayback Machine -nél
  9. A primitív fekete lyukak ragyoghatnak . Letöltve: 2014. október 18. Az eredetiből archiválva : 2014. augusztus 29..
  10. Az ősi fekete lyukak által vezérelt átmeneti naposzcillációk . Letöltve: 2020. július 6. Az eredetiből archiválva : 2021. november 14.
  11. D. Stojkovic; K. Freese és GD Starkman. Lyukak a falakban: ősfekete lyukak, mint a kozmológiai tartományfal-probléma megoldása   // Fizik . Fordulat. D  : napló. - 2005. - 20. évf. 72 , sz. 4 . — P. 045012 . - doi : 10.1103/PhysRevD.72.045012 . - . - arXiv : hep-ph/0505026 . preprint Archivált : 2020. május 20. a Wayback Machine -nél
  12. D. Stojkovic; K. Freese. A fekete lyuk megoldása a kozmológiai monopólus problémára   // Phys . Lett. B : folyóirat. - 2005. - 20. évf. 606 , sz. 3-4 . - P. 251-257 . - doi : 10.1016/j.physletb.2004.12.019 . - . - arXiv : hep-ph/0403248 . preprint archiválva : 2020. július 6. a Wayback Machine -nél
  13. McKee, Maggie. (2006) NewScientistSpace.com - A műhold ajtót nyithat egy extra dimenzióra Archiválva : 2006. június 12. a Wayback Machine -nél

Irodalom