כולנו יכולים לנחש מה היה קורה אם חור שחור מאסיבי ייתרחף למערכת השמש שלנו ... לא יישאר הרבה ברגע שמשיכת הכבידה האינטנסיבית תכלה את כוכבי הלכת ותתחיל לינוק מהשמש שלנו. אבל מה אם החור השחור קטן, אולי נשאר שריד מהמפץ הגדול, עובר מבלי לשים לב בשכונה שלנו, ללא השפעה ניכרת על המרחב המקומי? מה אם הייחודיות הקטנה הזו תיפול בדרכו של מסלול כדור הארץ ופוגעת בכוכב הלכת שלנו? על האירוע המוזר הזה הוסקר על ידי פיזיקאים תיאורטיים, מתוך הבנה כיצד ניתן לזהות חור שחור קטן כשהוא אגרוף חור מסודר למרות כדור הארץ ...
חורים שחורים קדומים (PBHs) הם תוצר חזוי של המפץ הגדול. בשל האנרגיה העצומה שנוצרה בתחילת היקום שלנו, נחשבים אינספור חורים שחורים שנוצרו. עם זאת, חורים שחורים קטנים לא צפויים לחיות זמן רב. מכיוון שתיאוריות של חורים שחורים כדי להקרין אנרגיה, הם יאבדו גם הם מסה (על פי התיאוריה של סטיבן הוקינג, קרינת הוקינג), לכן חורים שחורים קטנים יימצאו במהירות רבה מהקיום. בפרסום ידוע של הוקינג משנת 1975, הוא מעריך את הגודל המינימלי שחור שחור צריך להיות כדי לשרוד עד ימינו. ה- PBH יצטרך להיות לפחות 1012ק"ג (כלומר 1,000,000,000,000 ק"ג) במסה כאשר היא נוצרת. 1012ק"ג הוא למעשה די קטן בסטנדרטים קוסמיים - לכדור הארץ יש מסה של 6-1024ק"ג - כך שמדובר בגודל של הר קטן.
אז, דמיינו את הסצנה. כדור הארץ (כל כוכב לכת לצורך העניין) מקיף את השמש בשמחה. חור שחור קדמוני קטן עובר במקרה במערכת השמש שלנו, וברחבי מסלול כדור הארץ. כולנו מודעים לאופן בו גוף סלעי כמו אסטרואיד קרוב לכדור הארץ ישפיע על כדור הארץ אם הוא יפגע בנו, אבל מה היה קורה אם קטן חור שחור קרוב לכדור הארץ הרביצי לנו? פיסיקאים תיאורטיים ממכון בודקר לפיזיקה גרעינית ברוסיה וממרכז הנתונים המדעי INTEGRAL בשוויץ, מהרהרים באותה שאלה, ובמאמר חדש הם מחשבים כיצד אנו עשויים לצפות באירוע אם זה יקרה (למקרה שלא עשינו זאת אני לא יודע שהגענו למשהו!).
בעבר היו מחשבים על PBHs הנופלים לכוכבים או כוכבי לכת. כפי שנבדק בעבר במגזין החלל, ניתן לייחס כמה תצפיות על כוכבי הלכת והכוכבים לחורים שחורים קטנים שנלכדו בתוך באר הכבידה של הגוף. זה עשוי להסביר את הטמפרטורות הלא שגרתיות שנצפו בשבתאי ויופיטר, הן חמות יותר ממה שצריך להיות, החום הנוסף אולי מיוצר על ידי אינטראקציות עם PBH המסתתר בפנים. אם לכוד בתוך כוכב, PBH עשוי לקחת אנרגיה מהתגובות הגרעיניות בליבה, אולי להביא סופרנובה מוקדמת. אבל מה אם ה- PBH נוסע מהר מאוד ופוגע בכדור הארץ? בזה מתמקד מחקר זה.
הייתי מצפה לאירוע קטסטרופלי ואנרגטי כשחור שחור קדמוני יכה על כדור הארץ. אחרי הכל, זה חור שחור! אבל התוצאות מהמאמר הזה הן קצת אנטי-שיא, אבל מגניבות בכל זאת.
על ידי חישוב מאיפה האנרגיה מההתנגשות עשויה להגיע, החוקרים יכולים להעריך איזו השפעה עשויה להיות להתנגשות. שני מקורות האנרגיה העיקריים יהיו מה- PBH שפוגעת למעשה בחומר כדור הארץ (קינטי) ומקרינת חור שחור. בהנחה שיש לנו יותר סיכוי לפגוע בחור שחור-שחור (כלומר הרבה יותר קטן מחור שחור מכוכב שהתמוטט) שמקורו בראשית היקום, זה הולך להיות זעיר. בעזרת ה -10 של הוקינג12כדוגמה חור שחור ק"ג. חור שחור בגודל זה יהיה ברדיוס של 1.5 - 10-15 מטרים ... זה בערך בגודל של פרוטון!
זה אולי חור שחור זעיר אחד, אבל הוא אורז די פונץ '. אבל האם זה ניתן למדידה? תיאוריות PBH מתווספות לזרום ישר דרך החומר כאילו הוא לא היה שם, אבל זה ישאיר חותם. כאשר הישות הזעירה טסה בכדור הארץ במהירות העל-קולית, היא תזרוק קרינה בצורת אלקטרונים ופוזיטרון. האנרגיה הכוללת הנוצרת על ידי PBH שווה בערך לאנרגיה המופקת על ידי פיצוץ של טונה אחת של TNT, אך אנרגיה זו היא סך הכל אנרגיה שהיא מפקידה לאורך דרכה בקוטר כדור הארץ, ולא את האנרגיה שהיא מייצרת בהשפעה. אז אל תצפו לפיצוץ מפואר, היינו ברי מזל לראות ניצוץ כשהוא פוגע בקרקע.
כל תקווה לגילוי פגיעה בחור שחור כה קטן היא דקה, שכן הגלים הסיסמיים שנוצרו יהיו זניחים. למעשה, העדויות היחידות לחור שחור בגודל זה שעובר בכוכב הלכת הוא נזקי הקרינה לאורך המנהרה המיקרוסקופית העוברת מצד אחד של כדור הארץ לצד השני. כפי שנאמר באומץ על ידי צוות רוסיה / שוויץ:
“זה יוצר צינור ארוך של חומר פגום שקרין קשה, אשר אמור להישאר מוכר לזמן גאולוגי."- חריפלוביץ ', פומרנסקי, פרודיט ורובאן, מהעיתון:" האם ניתן לאתר מעבר של חור שחור קטן דרך כדור הארץ? "
מכיוון שמחקר זה מתמקד בחור שחור זעיר וראשוני, יהיה מעניין לחקור את ההשפעות של חור שחור גדול יותר על השפעה - אולי אחד עם מסת כדור הארץ והרדיוס של כדור גולף ...?
נייר מקור: arXiv
