Черни дупки с размер на атом: нов обрат в разгадаването тайните на тъмната материя
Може ли този миниатюрен палач да премине през телата ни?
Учените допускат, че дребни черни дупки с размерите на атом, само че с масата на метеорит, могат да преминат през вътрешната част на Слънчевата система един път на десетилетие. Тези мистериозни обекти, известни като първоначални черни дупки, биха могли да обяснят загадката на тъмната материя, за която се счита, че господства във Вселената.
Според ново проучване, оповестено в списание Physical Review D, в случай че такава черна дупка премине покрай Луната или Марс, учените може да съумеят да я открият. Теоретично първичните черни дупки може да са зародили директно след раждането на Вселената, когато се счита, че космосът се е разширил с голяма скорост за елементи от секундата.
По време на това разширение са се нараснали дребните квантови флуктуации в плътността на пространството и някои райони може да са станали толкоз плътни, че да са се сринали в черни дупки, разпръснати из целия космос. Ако тъмната материя се изясни с това събитие, най-вероятната им маса съгласно някои теории е сред 10 17 и 10 23 грама.
Сара Р. Гелер, физик теоретик в Масачузетския софтуерен институт (MIT) и съавтор на проучването, изяснява:
„ Когато черна дупка премине около планета, тя ще стартира да осцилира. Колебанията ще се натрупват в продължение на няколко години, само че в последна сметка ще утихнат и ще се сведат до нула. “
Тунг Х. Тран, студент в Масачузетския софтуерен институт, създава компютърен модел на Слънчевата система, с цел да види по какъв начин ще се промени дистанцията сред Земята и околните обекти след прекосяването на сходна черна дупка. Според неговите констатации резултатът ще бъде най-забележим за Марс, чието разстояние учените знаят с акуратност до 10 сантиметра, защото постоянно изпращаме голям брой сонди и модули, които кацат на Червената планета.
„ Открихме, че за три години сигналът ще нарасне до 1-3 метра “, споделя Тран. „ Това е много над прага на точността, която можем да измерим. “
Ако учените открият сходни разстройства, те ще би трябвало да дефинират дали те са породени от черна дупка или от елементарен метеорит. Чрез следене на характера на съмненията във времето е допустимо да се наблюдава траекторията на обекта и да се планува къде ще отиде в бъдеще. Ако обектът се окаже метеорит, телескопите ще могат да го видят. Освен това множеството метеорити произлизат от Слънчевата система и затова обикалят в същата низина като планетите. От друга страна, една първична черна дупка ще дойде от далечно разстояние и евентуално ще има доста по-различна траектория от тази на метеорита.
Друг евентуален метод за търсене на първоначални черни дупки в Слънчевата система е да се проучват по-подробни данни за самите метеорити, изключително за метеорита Бенну, който се следи доста деликатно от актуалната галактическа задача OSIRIS-REx.
Първичните черни дупки се трансформират във все по-привлекателно решение за загадката на тъмната материя – невидима форма на масата, която съгласно физиците съставлява по-голямата част от материята във Вселената. Дълго време физиците смятаха, че тъмната материя евентуално се демонстрира под формата на по този начин наречените едва взаимодействащи солидни частици (WIMP). Години наред обаче опитите, целящи откриването на тези частици, се проваляха.
Физиците все по-често стигат до заключението, че тъмната материя може да взаимодейства с елементарната материя единствено посредством гравитацията. Това я отличава от WIMP, за които се смяташе, че могат да взаимодействат с елементарната материя и посредством слабото нуклеарно взаимоотношение. Ако тъмната материя в действителност се състои от първоначални черни дупки, тяхното наличие може да бъде намерено само посредством гравитационния резултат, който основават.
В същия брой на Physical Review D самостоятелна група откриватели разгласява публикация за търсенето на следи от първоначални черни дупки, летящи покрай Земята. Тяхното моделиране сподели, че сходни сигнали могат да бъдат открити в орбиталните данни от световните навигационни сателитни системи, както и от гравиметрите, измерващи вариациите в гравитационното поле на нашата планета.
Дейвид Е. Кайзер от Масачузетския софтуерен институт (MIT), съавтор на проучване, измерващо дистанцията сред Земята и Марс, отбелязва, че двете публикации се допълват доста добре.
Въпреки че микроскопичните черни дупки могат да преминат относително близо, вероятността такава да премине през човешко тяло е необикновено дребна. Ако това се случи обаче, последствията биха били пагубни: дребна черна дупка, преминаваща през тялото, би привлякла всичко към себе си, предизвиквайки съдбовно стесняване на клетките. Макар че дребният й размер евентуално би предотвратил цялостното разрушение на тялото.
