يمكننا جميعًا تخمين ما سيحدث إذا انجرف ثقب أسود هائل إلى نظامنا الشمسي ... لن يكون هناك الكثير المتبقي بمجرد أن تستهلك قوة الجاذبية الشديدة الكواكب وتبدأ في امتصاص الشمس. ولكن ماذا لو كان الثقب الأسود صغيرًا ، وربما "تركه على بقايا" من الانفجار العظيم ، ويمر دون أن يلاحظه أحد من جيراننا ، وليس له تأثير ملحوظ على المساحة المحلية؟ ماذا لو وقع هذا التفرد الصغير في مسار مدار الأرض وضرب كوكبنا؟ تم التفكير في هذا الحدث الغريب من قبل الفيزيائيين النظريين ، حيث فهموا كيف يمكن اكتشاف ثقب أسود صغير لأنه يثقب حفرة أنيقة على الرغم من الأرض ...
الثقوب السوداء البدائية (PBHs) a هي نتاج متوقع من الانفجار الكبير. بسبب الطاقة الهائلة المولدة في بداية كوننا ، يعتقد أنه تم إنشاء عدد لا يحصى من الثقوب السوداء. ومع ذلك ، من غير المتوقع أن تعيش ثقوب سوداء صغيرة لفترة طويلة جدًا. نظرًا لأن الثقوب السوداء نظرية لإشعاع الطاقة ، فستفقد أيضًا كتلتها (وفقًا لنظرية ستيفن هوكينج ، إشعاع هوكينجوبالتالي ، سوف تتلاشى الثقوب السوداء الصغيرة من الوجود بسرعة كبيرة. في منشور عام 1975 معروف من قبل هوكينج ، يقدر أن الحد الأدنى لحجم الثقب الأسود يجب أن يبقى حتى يومنا هذا. يجب أن يكون PBH 10 على الأقل12كجم (أي 1،000،000،000،000 كجم) في الكتلة عند إنشائه. 1012إن كيلوغرامًا صغير جدًا في الواقع في المعايير الكونية - تبلغ كتلة الأرض 6 Ã - 1024كلغ - لذلك نحن نتحدث عن حجم جبل صغير.
لذا ، تصور المشهد. الأرض (أي كوكب لهذه المسألة) تدور حول الشمس بسعادة. يحدث ثقب صغير بدائي صغير يمر عبر نظامنا الشمسي وعبر مدار الأرض. ندرك جميعًا كيف سيؤثر جسم صخري مثل كويكب قريب من الأرض على الأرض إذا ضربنا ، ولكن ماذا سيحدث إذا بالقرب من الثقب الأسود للأرض ضربنا؟ كان علماء الفيزياء النظرية من معهد Budker للفيزياء النووية في روسيا ، ومركز INTEGRAL لبيانات العلوم في سويسرا ، يفكرون في هذا السؤال نفسه ، وفي ورقة جديدة يحسبون كيف يمكننا مراقبة الحدث في حالة حدوثه (فقط في حالة 'نعرف أننا ضربنا شيء!).
PBHs التي تقع في النجوم أو الكواكبÂ تم التفكير فيها من قبل. كما استعرضنا سابقًا في مجلة الفضاء ، يمكن أن تُعزى بعض ملاحظات الكواكب والنجوم إلى الثقوب السوداء الصغيرة التي تقع في بئر الجاذبية في الجسم. قد يفسر هذا درجات الحرارة غير العادية التي لوحظت في كوكب زحل والمشتري ، وهي أكثر سخونة مما يجب أن تكون ، الحرارة الزائدة ربما يتم إنتاجها من خلال التفاعل مع مخبأ PBH بالداخل. إذا حوصرت داخل نجم ، فقد تستهلك PBH الطاقة من التفاعلات النووية في القلب ، وربما تجلب مستعر أعظم سابق لأوانه. ولكن ماذا لو كان PBH يسافر بسرعة كبيرة ويضرب الأرض؟ هذا ما يركز عليه هذا البحث.
كنت أتوقع حدثًا كارثيًا وحيويًا عندما يضرب ثقب أسود أساسي الأرض. بعد كل شيء ، إنه ثقب أسود! لكن نتائج هذه الورقة هي نوعًا ما مضادة للذروة ، ولكنها باردة تمامًا.
من خلال حساب مصدر الطاقة الناتجة عن الاصطدام ، يمكن للباحثين تقدير تأثير التصادم. سيكون المصدران الرئيسيان للطاقة من مادة PBH التي تضرب بالفعل مادة الأرض (الحركية) ومن إشعاع الثقب الأسود. بافتراض أن لدينا احتمالًا أكبر لضرب ثقب أسود صغير (أي أصغر بكثير من ثقب أسود من نجم منهار) نشأ من بداية الكون ، سيكون صغيرًا. باستخدام 10 هوكينج12كيلوغرام من الثقب الأسود كمثال ، سيكون للثقب الأسود بهذا الحجم نصف قطر 1.5Ã - 10-15 أمتار ... أي ما يقرب من حجم البروتون!
قد يكون هذا ثقبًا أسود صغيرًا ، ولكنه يحتوي على لكمة. ولكن هل يمكن قياسه؟ تم تصميم مركبات PBHs للتنقل مباشرة عبر المادة كما لو لم تكن موجودة ، ولكنها ستترك علامة. عندما يحلق الكيان الصغير عبر الأرض بسرعة تفوق سرعة الصوت ، فإنه سيضخ الإشعاع في شكل إلكترونات وبوزيترونات. إجمالي الطاقة الناتجة عن PBH يساوي تقريبًا الطاقة الناتجة عن تفجير طن واحد من TNT ، لكن هذه الطاقة هي مجموع الطاقة التي ترسبها على طول مسارها عبر قطر الأرض ، وليس الطاقة التي تنتجها عند الاصطدام. لذلك لا تتوقع انفجارًا رائعًا ، سنكون محظوظين لرؤية شرارة وهي تصطدم بالأرض.
إن أي آمال للكشف عن مثل هذا التأثير الصغير للثقب الأسود ضئيلة ، لأن الموجات الزلزالية المتولدة ستكون ضئيلة. في الواقع ، الدليل الوحيد على مرور ثقب أسود بهذا الحجم عبر الكوكب سيكون الضرر الإشعاعي على طول النفق المجهري الذي يمر من جانب واحد من الأرض إلى الجانب الآخر. كما ذكر بجرأة من قبل الفريق الروسي / السويسري:
“يخلق أنبوبًا طويلًا من المواد التالفة للإشعاع الشديد ، والتي يجب أن تظل معروفة للوقت الجيولوجي."- Khriplovich ، Pomeransky ، Produit و Ruban ، من الورقة:" هل يمكن للمرء اكتشاف مرور ثقب أسود صغير عبر الأرض؟ "
بما أن هذا البحث يركز على ثقب أسود صغير للغاية ، فسيكون من المثير للاهتمام دراسة تأثيرات الثقب الأسود الأكبر على التأثير - ربما تأثير مع كتلة الأرض و نصف قطر كرة الغولف ...؟
ورقة المصدر: arXiv
