Czym są tajemnicze małe czarne dziury zwane PBH?
Nowa praca naukowa przedstawia świeże spojrzenie na koncept pierwotnych czarnych dziur.
Czarne dziury same w sobie są interesującym tematem w środowiskach naukowych i nie tylko. Od lat interesują badaczy z całego świata. Nie każdy jednak wie, że te mają swoje typy, a wśród nich znajduje się coś takiego, jak „pierwotna czarna dziura”.
Czym właściwie ona jest i co mówią o niej najnowsze badania? Czy jest szansa, że nastąpi przełom naukowy?
Czym są pierwotne czarne dziury?
Primordial black hole (PBH), czyli pierwotna czarna dziura to coś, co interesuje wielu badaczy i fanów astronomii z całego świata. Te hipotetyczne twory są niezwykle ciekawe. Co więcej, najnowsze badania sugerują, że PBH mogły znajdować się we wnętrzach planet takich, jak Ziemia. Co o tym wiadomo?
Jak możemy przeczytać na Wikipedii:
Pierwotna czarna dziura to hipotetyczny typ czarnych dziur, który mógł powstać tuż po Wielkim Wybuchu. W odróżnieniu od normalnych czarnych dziur nie pojawiły się one w procesie zapadania grawitacyjnego, ale powstały bezpośrednio z niezwykle gęstej materii, jeszcze obecnej w pierwszej fazie ekspansji Wszechświata.
Trzeba przyznać, że taka definicja niewiele mówi osobom, które nie interesują się tematem i nie wiedzą za wiele o czasoprzestrzeni czy samych czarnych dziurach.
Inaczej mówiąc PBH to bardzo małe czarne dziury, które mogły powstać gdy Wszechświat był jeszcze na wczesnych etapach formowania. Wtedy materia była gęsta i skumulowana w niektórych miejscach, a gdy było jej wystarczająco dużo, mogła zapaść się pod własnym ciężarem.
Jak sama definicja primordial black hole mówi – jest to hipotetyczny twór, którego nie dało się bezpośrednio zaobserwować. Naukowcy podejrzewają jednak, że PBH mogą być częścią tajemniczej ciemnej materii, której szukamy we wszechświecie.
Najnowsze badania sugerują, że PBH mogłyby znajdować się w wnętrzach planet, asteroid, a nawet gwiazd neutronowych, stopniowo konsumując ich rdzenie.
Nowe badania
W najnowszej pracy naukowej opublikowanej na sciencedirect.com, fizycy De-Chang Dai z National Dong Hwa University oraz Dejan Stojkovic z State University of New York Buffalo, rozszerzyli teorię pierwotnych czarnych dziur. Zasugerowali, że można je wykryć nie tylko w gwiazdach, ale także w mniejszych obiektach, takich jak planety czy asteroidy.
W nowym badaniu przeczytać można, że jeżeli PBH zostanie uwięziona we wnętrzu planety lub asteroidy, może zacząć pochłaniać jej ciekły rdzeń, pozostawiając nienaruszoną twardą skorupę. W efekcie pojawiałby się ciała niebieskie puste w środku.
Jeśli asteroida, księżyc lub mała planeta (planetoida) ma płynne jądro otoczone stałą skorupą, wówczas mała PBH stosunkowo szybko (w ciągu tygodni do miesięcy) pochłonie gęste płynne jądro. Skorupa pozostanie nienaruszona, jeśli materiał jest wystarczająco mocny, aby wytrzymać naprężenia grawitacyjne.
Jeśli teoria byłaby prawdą, możliwe byłoby poszukiwanie takich obiektów w Układzie Słonecznym – planet, księżyców czy planetoid o nietypowo niskiej gęstości.
Odkryliśmy na przykład, że granit może podtrzymywać puste struktury o promieniu do 1/10 promienia Ziemi. Dlatego powinniśmy skoncentrować się na planetoidach, księżycach lub asteroidach.
Poszukiwanie pierwotnych czarnych dziur
Tylko w jaki sposób szukać PBH? Co ciekawe, już lata temu badacze zadawali sobie to pytanie. Teoretyczne istnienie mini czarnych dziur zostało po raz pierwszy dogłębnie obliczone przez Stephena Hawkinga i Bernarda Carra na początku lat siedemdziesiątych XX wieku, wiec nic dziwnego, że przez dekady naukowcy próbowali znaleźć sposób na ich znalezienie i opisanie.
Wcześniejsze badania naukowe sugerowały, że sposobem wykrywania PBH jest obserwacja ich interakcji z innymi obiektami we wszechświecie – gwiazdami neutronowymi. Stephen Hawking proponował, że primordial black holes mogą być ukryte w jądrach gwiazd neutronowych, gwiazd ciągu głównego, a nawet białych karłów.
De-Chang Dai i Dejan Stojkovic proponują inne rozwiązanie. Jeśli pierwotne czarne dziury znajdowałyby się we wnętrzach obiektów, obserwacje masy i promienia takich ciał pozwoliłyby określić ich gęstość, a jeżeli byłaby ona podejrzanie niska, mogłoby to wskazywać na istnienie PBH, które pochłonęło wewnętrzne warstwy planety.
Oprócz badania planet i asteroid, De-Chang i Stojkovic sugerują stworzenie specjalnych detektorów złożonych z dużych, polerowanych płyt metalowych, które mogłyby rejestrować obecność PBH.
Gdyby którykolwiek ze sposobów okazał się dobry, odkrycie i opisanie PBH byłoby przełomem w nauce i dałoby odpowiedzi na fundamentalne pytania o naturę ciemnej materii. Najnowsze badania sugerują, że małe czarne dziury mogą znajdować się znacznie bliżej nas niż dotychczas sądzono, czyli właśnie we wnętrzach planet czy asteroid. Póki co PBH pozostają jedynie hipotetycznym konceptem.
Źródła: https://pl.wikipedia.org/wiki/Pierwotna_czarna_dziura
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2212686424002449
https://www.sciencealert.com/tiny-black-holes-could-lurk-inside-asteroids-moons-or-even-planets-like-ours
https://www.popularmechanics.com/space/deep-space/a43234387/how-astronomers-are-looking-for-primordial-black-holes/
