gov-civil-vilareal.ptJe temná hmota vyrobená z malých malých čiernych dier z iného vesmíru? Welllll…
>Áno, kvôli tomuto si budeš chcieť sadnúť. Je to trochu veľa:
To je možné že temná hmota je vytvorená z malých čiernych dier vytvorených na úplnom začiatku času nukleáciou z bublín falošného vákua, ktoré vytvorili detské vesmíry obsahujúce sub-lunárne masy hmoty počas nekonečne krátkeho obdobia kozmickej hyperinflácie.
Ak áno, myslí si tím vedcov To by mohlo vyriešiť niekoľko otravných hádaniek o vesmíre, vrátane temnej hmoty, zdrojov gravitačných vĺn a zvláštneho pozorovania galaxie Andromeda.
Vidíte? Je to veľa. Aby bolo jasné, som prinajmenšom dosť skeptický, ale je to zábavný nápad založený na sérii zábavných nápadov, a preto sa ich budeme zaoberať po jednom.
Umelecké dielo zobrazujúce čiernu dieru s akrečným diskom a nad ním víriace magnetické polia. Kredit: NASA/JPL-Caltech
ako je hodnotený film kyberšikana
Druh hmoty, ktorú vidíme vo vesmíre - pozostáva z elektrónov, neutrónov, protónov a ďalších častíc - je tam skutočne v menšine vecí . Väčšina hmoty tam vonku je vyrobená z niečoho, čo nevidíme; doslova nevyžaruje svetlo, preto tomu hovoríme temná hmota . Vieme, že existuje napríklad zo spôsobu, akým sa galaxie otáčajú a pohybujú v zhlukoch. Existuje tiež oveľa viac dôkazov o jeho existencii.
Astronómovia za desaťročia eliminovali takmer všetko, čo vieme, že by to mohla byť temná hmota. Rogue planéty, mŕtve hviezdy, zvláštna fyzika a tak ďalej. V zozname „možno“ toho veľa nezostalo, ale obsahuje exotické subatomárne častice, ako sú osi, a malé čierne diery.
Áno, čierne diery. Máme tendenciu uvažovať o týchto zvieratách, ktoré majú najmenej trikrát väčšiu hmotnosť ako Slnko (ktorá vzniká pri výbuchu hmotných hviezd), až po supermasívne v centrách galaxií, ktoré prevažujú nad našou miestnou hviezdou miliardovým faktorom. Vieme, že temná hmota nemôže byť týmito druhmi čiernych dier, pretože ich gravitácia ovplyvňuje svetlo, ktoré prechádza v ich blízkosti a ohýba jej cestu. Na vysvetlenie množstva temnej hmoty, o ktorej si myslíme, že existuje, by muselo byť toľko čiernych dier, ktoré by sme si už teraz všimli.
Normálne čierne diery, to znamená (ako každá z nich je „normálna“). Ukázalo sa, že existuje aj iný druh. Sú teoretické a majú oveľa menšiu hmotnosť. V skutočnosti môžu mať niektorí takú malú hmotnosť ako Mesiac. Čierna diera, ktorej hmotnosť by bola malá, široká iba asi 0,2 milimetra! To je zhruba hrúbka ľudského vlasu.
Nikdy nikto nebol videný, ale teoreticky boli vytvorené na úplnom začiatku vesmíru. Existuje niekoľko spôsobov, ako sa mohli vytvoriť, vrátane obrovských tlakov, ktoré vznikali, keď bol vesmír ešte zlomok sekundy starý a všetka hmota a energia v celom vesmíre bola vo vnútri objemu menšieho ako zrnko piesku. Pretože by sa potom vytvorili, nazývajú sa prvotné čierne diery .
Fantastické umelecké diela detských vesmírov sa množia a rastú v prvých okamihoch existencie nášho vlastného vesmíru. Kredit: Kavli IPMU
Ďalším spôsobom je prejsť tým, čo sa nazýva falošné vákuum . Tento koncept je dosť zložitý, ale ide o to, že každý objekt s energiou má tendenciu nižšie jeho energia. Preto veci pri zahriatí vychladnú alebo spadnú na zem, ak ich pustíte. Samotný vesmír má energiu a my si skôr myslíme, že vákuum vesmíru je v najnižšom energetickom stave, ako môže byť. Ale kvantová mechanika predpokladá, že existuje nižší energetický stav, v ktorom môže byť skutočný vákuový stav , a to, v čom teraz žijeme, je falošné vákuum.
Ak by sa dnes kúsok vesmíru zrútil do skutočného vákuového stavu, táto bublina by narástla a nakoniec by vesmír pohltila. Nie je to úplne šťastný príbeh pred spaním, ale ak si chcete prečítať viac, moja priateľka a astrofyzička Katie Mack napísal o tom článok pre magazín Cosmos .
Ak by sa však niečo také stalo, keď bol vesmír starý iba zlomok sekundy, univerzálna expanzia by predbehla rast takej skutočnej vákuovej bubliny a nemohli by držať krok a zničiť všetko. Nastalo veľmi krátke obdobie, nazývané inflácia, kedy sa vesmír extrémne rýchlo rozpínal , rýchlejšie ako rýchlosť svetla, a ak sa počas tohto obdobia (ktoré mimochodom trvalo 10 minút) vytvorili tieto bubliny skutočného vákua-32sekúnd, teda nie dlho), vetvili by sa z nášho vlastného vesmíru a nezničili by ho.
Z vnútra takej bubliny by ste videli narodil sa úplne nový vesmír . Takto sa možno formovali aj naše vlastné. Ale zvonku takej bubliny, čo by ste videli, je veľa hmoty stlačenej do malého objemu: čierna diera.
V novej štúdii , autori skúmajú, ako by to mohlo vyzerať teraz za daných podmienok v ranom vesmíre. Boli by vytvorené čierne diery v celom rade hmotností, väčšinou všetky veľmi malé.
Možné mini čierne diery však majú veľa možností. Autori napríklad zistili, že ak hmotnosti týchto prvotných čiernych dier siahajú približne od hmotnosti malého asteroidu až približne k Mesiacu (veľmi zhruba 100 biliónov až 1022kilogramov), potom by sa celková hmotnosť týchto vytvorených predmetov rovnala všetkej temnej hmote vo vesmíre.
Simulácia toho, ako by vyzerala čierna diera s kotúčom plynu, ktorý by sa okolo nej otáčal, vzhľadom na bizarné efekty jej prudkej gravitácie na svetlo z disku. Kredit: Goddardovo vesmírne letové stredisko NASA/Jeremy Schnittman
Mohli by sme ich odhaliť? Ako som povedal, čierne diery ohýbajú svetlo a čierna diera prechádzajúca medzi nami a vzdialenejšou hviezdou by ovplyvnila svetlo hviezdy a zosilnila by ho merateľným spôsobom. Hovoríme tomu gravitačné šošovky . Boli pozorované mnohé udalosti šošoviek, zvyčajne vzdialené hviezdy prechádzajúce pred inou hviezdou alebo svetlo z celej galaxie pokrivené pri prechode masívnou hviezdokopou. Nič z prvotnej čiernej diery však nebolo vidieť.
... možno. V špecializovanom prieskume neďalekej galaxie Andromeda došlo k zvláštnej udalosti s mikročočkami, ktorá hľadala všetky hviezdy, ktoré sa javia ako rozjasňujúce spôsobom zodpovedajúcim šošovkám. Našli iba jedného kandidáta a bolo to v súlade s prvotnou čiernou dierou. V tej štúdii astronómovia, ktorí robia pozorovanie, používajú túto udalosť na vylúčenie širokého spektra možných prvotných čiernych dier, ktoré by mohli tvoriť temnú hmotu . Autori novej štúdie však tvrdia, že ich výsledky sú s tým stále v súlade, čo umožňuje, aby bola temná hmota aspoň čiastočne tvorená týmito malými čiernymi dierami.
Dráha svetla okolo čiernej diery je gravitáciou vážne skreslená. V tomto diagrame je Zem vypnutá doprava a svetlo z materiálu za čiernou dierou sa k nám ohýba a zanecháva dieru, kde je samotná čierna diera. Kredit: Nicolle R. Fuller/NSF
Ukazujú tiež, že je možné, že niektoré z väčších prvotných čiernych dier mohli poskytnúť „semenné hmoty“ - štartovacie sady, ak chcete - pre supermasívne čierne diery, ktoré dnes vidíme v galaxiách, pričom oveľa väčšie vyrastajú z malých . Dokonca predpokladajú, že čierne diery s hviezdnou hmotnosťou, tie s niekoľko až niekoľko desiatkami násobkom hmotnosti Slnka, je možné vyrobiť týmto spôsobom, a nie nevyhnutne z udalostí supernov hmotných hviezd. Myslia si, že to môžu byť čierne diery, ktoré vidíme pri zrážkach a vytváraní gravitačných vĺn pri udalostiach, ktoré vidí LIGO.
Dobre, takže tu to máte. Je to veľa, iste, ale je tu väčšia otázka: Je to správne?
Wellllll, možno. Je to všetko teoretické a od toho, čo teraz vieme, je potrebné prejsť mnohými krokmi k tomu, aby skutočné čierne diery prestupovali vesmír a vytvárali všade záhady. Pre mňa osobne je toho veľa, čo treba prehltnúť. Vždy som opatrný pred jednou vecou, ktorá rieši obrovské množstvo problémov; zvyčajne zistíme, že nový typ objektu alebo udalosti vysvetľuje a málo Vidíme hádanky, nie všetky. Niečo, čo funguje ako kostrový kľúč, si zaslúži oveľa väčšiu skepsu.
Nechám teda na odborníkov, aby túto myšlienku podporili alebo vyvrátili. Ale každopádne je to zaujímavé a jedna vec, ktorá sa mi na tom páči, je to, ako je to múdre. Baví ma vidieť, ako sa ľudia pohrávajú s myšlienkami, a vo vede, obzvlášť vo veľmi teoretickej vede, je dobré tieto myšlienky publikovať, aby do nich mohli pichnúť ďalší vedci. „Chytrý“ neznamená „správny“, ale môže pomôcť obmedziť iné myšlienky alebo inšpirovať postrehy na testovanie hypotéz.
Väčšina myšlienok sa ukáže ako nesprávnych, ale proces, keď ich vymyslíte a otestujete, im pomôže napredovať vo vede a porozumení v každom prípade.
Plus? Je zábavné premýšľať. To je obrovský dôvod, prečo robíme aj vedu.
