Astronomija

Kaj če bi šla skozi Sonce prvotna črna luknja?

Kaj če bi šla skozi Sonce prvotna črna luknja?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Koliko mase bi Sonce izgubilo s prvotno črno luknjo, ki (sprva) ima 10 zemeljskih mas, ki s sončno hitrostjo pobegnejo skozi središče Sonca ali blizu njega? Kako masivno bi bilo na koncu Sonce in kako masivno bi postala črna luknja?


Odgovor je, da obstaja omejena hitrost snovi, ki jo lahko strpamo v črno luknjo te velikosti. Ta hitrost je dovolj majhna, da bo črna luknja prečkala Sonce in komaj pobrala nobeno maso (če je izražena kot delček njene prvotne mase).

Podrobnosti:

Uporabite lahko stopnjo prirastka Bondi-Hoyle: $$ pika {M} = frac {dM} {dt} = pi rho frac {G ^ 2 M ^ 2} {c_s ^ 3} , $$ kje $ rho $ je gostota sončnega materiala in $ c_s $ je njegova hitrost zvoka.

Največje vrednosti se bodo pojavile v središču, ker je gostota največja v središču in narašča hitreje kot kocka hitrosti zvoka. Z uporabo okvirnih vrednosti recimo, $ c_s sim 500 $ km / s in gostoto $10^5$ kg / m$^3$, smo dobili, za $ M = 6 krat 10 ^ {25} $ kg, $$ pika {M} = 4 krat 10 ^ {19} levo ( frac { rho} {10 ^ 3 { rm kg m} ^ {- 3}} desno) levo ( frac {c_s} {300 { rm km s} ^ {- 1}} desno) ^ {- 3} { rm kg s} ^ {- 1} $$

Črna luknja bi potovala s približno 600 km / s, zato bi prešla osrednjih 10% Sonca v približno 100-ih letih (stopnja prirastka postane v zunanjih delih Sonca velikostnejša, zato jo lahko zanemarimo), zato lahko poveča njegovo maso za 4 $ krat 10 ^ {21} $ kg (ali 0,007%). To ne bi zadostovalo, da bi ga občutno upočasnili in bi streljalo z druge strani ter spet izginilo v vesolje. Upoštevajte, da bi večja črna luknja pobrala več mase kot del njene prvotne mase, ker $ pika {M} propto M ^ 2 $.

Vse to predpostavlja, da se lahko prirastek pojavi po stopnji Bondi-Hoyle. To je iz dveh razlogov zelo malo verjetno - prvi je turbulenca, ki zmanjša učinkovitost priraščanja. Drugi je sevalni tlak. Takoj okoli črne luknje bo nekakšen pregret predel (samo predstavljajte si, da poskušate stisniti 4 $ krat 10 ^ {19} $ kg materiala v luknjo s premerom 20 cm vsako, premer obzorja dogodka za črno luknjo 10 Zemljine mase vsako sekundo) in sevanje iz tega območja bo izvajalo zunanji pritisk na okoliški plin. Omejitvena stopnja priraščanja Eddingtona, pri kateri pritisk sevanja vročega plina neposredno okoli črne luknje izvaja dovolj pritiska, da zaustavi nadaljnji dovod plina, je podana z $$ dot {M} leq frac {4 pi G M m_p} { epsilon c sigma_T} , $$ kje $ m_p $ je masa protona in $ sigma_T = 6,6 krat 10 ^ {- 29} $ m$^2$ je presek Thomsonovega sipanja prostih elektronov v sončni plazmi (tj. efektivno območje, ki ga elektron predstavlja sevanju). The $ epsilon $ Parameter je izkoristek sevanja dovodnega plina (tj. kakšen del njegove kinetične energije se oddaja stran) in se običajno domneva, da je reda 0,1. Skupaj to daje a največ stopnja prirastka (za deset črnih lukenj z maso Zemlje), $$ pika {M} = 4 krat 10 ^ {10} levo ( frac { epsilon} {0,1} desno) ^ {- 1} { rm kg s} ^ {- 1} $ $

Ne glede na to, ali se Eddingtonova meja zmanjšuje na mikro črne luknje in gosto okolje, kot je ta, nisem prepričan. Jasno pa je, da bo stopnja prirastka precej nižja od stopnje Bondi-Hoyle. Sklepam, da je stopnja prirastka Bondi-Hoyle verjetno precejšnja predračun in da bi črna luknja streljala skozi Sonce in odšla na drugo stran, saj skorajda ni prirastila nobene mase (kot del lastne mase).


Kaj pa, če bi skozi Sonce šla prvinska črna luknja? - astronomija

čičerka harry

Tu je nekaj kratkih animacij, ki ponazarjajo idejo.

Verjetno simulacije in so le tako dobre kot podatki, ki se hranijo. Ampak to nima smisla. Tako kot zadnji prizor v filmu & quotStar Trek & quot.

Ob tem ne dvomim, da takšne črne luknje ne morejo obstajati. Navsezadnje pričakujemo, da bo vsaj nekaj supernov srečalo to usodo, v naši soseščini pa bi lahko bila ena. Navsezadnje obstaja nekaj zaslug za dogodek supernove, ki mu je sledila sončna soseska, za relativno obilico zlata.

Izhaja iz simulacije, ki je bila narejena v Centru za kozmologijo in fiziko delcev v New Yorku, v skladu s člankom. Opisana je metoda za odkrivanje takšne aktivnosti, ČE obstajajo prvotne črne luknje in ČE naj bi prodrla ali pasela eno od številnih opazovanih zvezd. Zelo malo je, da bi se tak dogodek zgodil kateri koli zvezdi, toda od približno 100 milijard zvezd v galaksiji se bo zagotovo zgodilo nekaj trkov. Te stvari skozi zvezdo ne bi prinesle drugega, kot da bi povzročile opazne vibracije.

Čeprav so prvotne črne luknje teoretično možne, nisem prepričan, kako bi lahko tako predlagani učinek valovanja dokončno ugotovili, da ga je dejansko povzročila taka črna luknja. Veliko je neodgovorjenih vprašanj. Kako bi vedeli, da takšnega valovanja ni povzročil potres zvezd ali sukanje magnetnih polj? Le koliko časa bi trajalo, da bi tako črna luknja prešla skozi zvezdo? Kaj bi se zgodilo, če bi skozi skalnat planet, kot je Zemlja, šla prvotna črna luknja (čeprav so možnosti, da bi se to kdaj zgodilo, praktično nič)?

Strinjam se, da bi bilo težko sklepati, da takšno motnjo povzroča prvotna črna luknja. Kolikor lahko razumem, so morda nastali v zgodnjem vesolju, preden so bile še kakšne zvezde, in da so zelo majhne, ​​nekatere morda velikosti atoma z maso asteroida. Premajhni so, da bi zaužili zvezdo, vendar bi lahko šli skozi eno, kar bi povzročilo motnje. Razen matematike ni dokazov, da obstajajo, je pa mogoče.

Strinjam se, da bi bilo težko sklepati, da takšno motnjo povzroča prvotna črna luknja. Kolikor lahko razumem, so morda nastali v zgodnjem vesolju, preden so bile še kakšne zvezde, in da so zelo majhne, ​​nekatere morda velikosti atoma z maso asteroida. Premajhni so, da bi zaužili zvezdo, vendar bi lahko šli skozi eno, kar bi povzročilo motnje. Razen matematike ni dokazov, da obstajajo, je pa mogoče.


Ali so lahko prvotne črne luknje temna snov?

(PhysOrg.com) - & # 147 Vemo, da je približno 25% snovi v vesolju temne snovi, vendar ne vemo, kaj to je, & # 148 Michael Kesden pripoveduje PhysOrg.com. & # 147 Obstaja več različnih teorij o tem, kaj bi lahko bila temna snov, vendar mislimo, da bi lahko bila ena od zelo majhnih prvotnih črnih lukenj. & # 148

Ko mnogi od nas razmišljajo o črnih luknjah, pomislimo na ogromen kozmični dogodek, ki posrka vse okoli sebe. Obstaja pa tudi možnost majhnih črnih lukenj. & # 147Einsteinova teorija relativnosti dopušča črne luknje, & # 148 Kesden, teoretični fizik z univerze v New Yorku, pojasnjuje, & # 147 vendar ne določa velikosti. Možno je, da je zgodnje vesolje povzročilo zelo majhne črne luknje. Te bi gravitirale kot masivne črne luknje, plavale po vesolju in se kopičile. & # 148

Kesden je skupaj s Shravanom Hanasogejem z univerze Princeton in inštituta Max Planck za raziskave sončnega sistema razvil metodo uporabe sončnih nihanj, da bi ugotovil, ali majhna, prvotna črna luknja prehaja skozi zvezdo. Če lahko podatki pokažejo, da te majhne črne luknje, ki so nastale ob začetku vesolja, res obstajajo, bodo morda dobri kandidati za temno snov. Njihovo delo si lahko ogledate v Fizična pregledna pisma: & # 147Prehodna sončna nihanja, ki jih poganjajo prvotne črne luknje. & # 148

& # 147Naš pristop je razmisliti, kaj se zgodi, če imate temno snov iz prvotnih črnih lukenj, ki prehajajo skozi sonce, & # 148 pravi Kesden. & # 147Pri tem se je že razmišljalo, vendar pravzaprav nihče ni opravil izračunov, kot jih imamo. & # 148

Kesden pojasnjuje, da sonce ustvarja energijo iz jedrske fuzije v svojem središču: & # 147 Obstaja ravnovesje med gradientom zunanjega tlaka zaradi energije, ki jo sprosti fuzija, in notranjo silo gravitacije. Če je sonce ali katera koli zvezda vznemirjena, bi se malo streslo. & # 148

& # 147 Majhna, prvotna črna luknja bi bila velikosti atoma, vendar bi imela maso asteroida, & # 148 poudarja. & # 147Njegovo močno gravitacijsko polje, ko je presekalo sonce, bi ga stisnilo, nato spustilo in povzročilo, da sonce niha, preden se končno umiri. & # 148

Ideja je izmeriti nihanje in ugotoviti, kaj bi ga povzročilo. & # 147Shravan Hanasoge je napisal program, ki nam je s simulacijo pomagal videti, kako bi bilo videti sonce, če bi šla skozi prvobitno črno luknjo. Najmanjša masa je zaznati 10 ^ 21 gramov, & # 148 Kesden nadaljuje.

Zdaj, ko Kesden in Hanasoge vesta, kaj je treba iskati, je mogoče izmeriti nihanja različnih zvezd. Ker naj bi se te prvotne črne luknje gibale skozi vesolje, bi morale biti opazne pri različnih zvezdah. & # 147Z sklepanjem o skupni količini temne snovi v vesolju bi moral biti sposoben določiti, kako pogosto bi prvotna črna luknja prešla skozi sonce & # 150, če bi bila temna snov, & # 148 pravi Kesden. Na žalost bi temna snov skozi sonce šla le vsakih milijonov let. & # 147To je dolgo časa, da gledamo v svoje sonce in čakamo na dogodek. & # 148

Namesto da bi milijone let čakali, da skozi naše sonce preide prvotna črna luknja, je mogoče spremljati milijone zvezd, ki bi jih ena od teh zvezd vsakih nekaj let verjetno naletela na prvotno črno luknjo. Kesden poudarja, da bi lahko sedanje in prihodnje vesoljske misije zbrale potrebne podatke. & # 147 Podatke, zbrane iz asteroseizmičnih misij za te dogodke, si lahko ogledamo zdaj, ko vemo, kaj moramo iskati. Nekdo bi lahko celo pogledal podatke, zbrane v preteklosti, da bi poskušal opaziti ta nihanja. & # 148

& # 147Na Velikem hadronskem trkalniku nekateri znanstveniki poskušajo ugotoviti, ali je supersimetrija temna snov, & # 148 pravi Kesden. & # 147Če pa tega ne najdejo na LHC, bodo ljudje začeli iskati druge alternative, prvotne črne luknje pa so lahko odgovor na odprto vprašanje, kaj je temna snov. & # 148


Katalog žive teorije za hitre radijske izbruhe

E. Platts,. S. Kandhai, v Physics Reports, 2019

4.5.2 Trki med nevtronskimi zvezdami in prvotnimi črnimi luknjami

FRB so lahko posledica interakcij med NS in prvotnimi črnimi luknjami (PBH) (Abramowicz et al., 2017). Ko PBH prehaja skozi NS, gravitacijski upor iz goste NS snovi povzroči, da se PBH upočasni. PBH bo šel skozi sredino NS in bo po izgubi zadostne kinetične energije povlečen nazaj. PBH bo nekajkrat nihala, preden se ustali v središču NS. Tu bo PBH začel pripisovati NS, dokler je ne zaužije, zaradi česar se NS magnetosfera izloča. Posledična magnetna ponovna povezava sprosti FRB. V tem scenariju se lahko upošteva tudi ponavljajoči se FRB: majhni PBH bo potreboval več časa, da bo NS vzpostavil, saj se NS postopoma porablja, več snopov vodov magnetnega polja v NS je mogoče prekonfigurirati, kar povzroči več razpok. GW so pričakovane primerjave, vendar jih na kozmoloških razdaljah ni mogoče zaznati. Model lahko upošteva več vrhov, polarizirano emisijo in Faradayevo rotacijo.


Črna luknja, trki zvezd lahko osvetlijo temno stran vesolja

Raziskovalci univerze Princeton in New York so simulirali učinek prvotne črne luknje, ki je šla skozi zvezdo. Prvotne črne luknje so med predmeti, za katere se domneva, da tvorijo temno snov - nevidno snov, ki naj bi tvorila večji del vesolja - in astronomi bi lahko uporabili raziskovalčev model, da bi končno opazili izmuzljive črne luknje. Ta slika prikazuje nastale vibracijske valove, ko prvotna črna luknja (bele pike) prehaja skozi središče zvezde. Različne barve ustrezajo gostoti prvotne črne luknje in moči vibracij. Zasluge: Slika Tim Sandstrom

Znanstveniki, ki želijo zajeti dokaze o temni snovi - nevidni snovi, za katero menijo, da predstavlja večino vesolja -, bodo morda našli koristno orodje v nedavnem delu raziskovalcev z univerze Princeton in univerze New York.

Ekipa je predstavila poročilo v reviji Fizična pregledna pisma ta mesec že pripravljena metoda za odkrivanje trka zvezd z izmuzljivo vrsto črne luknje, ki je na ožjem seznamu predmetov, za katere verjame, da tvorijo temno snov. Takšno odkritje bi lahko služilo kot opazen dokaz za temno snov in zagotovilo veliko globlje razumevanje notranjega delovanja vesolja.

Podoktorska raziskovalca Shravan Hanasoge s Princetonovega oddelka za geoznanosti in Michael Kesden iz NYU-jevega centra za kozmologijo in fiziko delcev sta simulirala vidni rezultat prvotne črne luknje, ki je šla skozi zvezdo. Teoretični ostanki velikega poka, prvotne črne luknje imajo lastnosti temne snovi in ​​so eden izmed različnih kozmičnih predmetov, za katere se domneva, da so vir skrivnostne snovi, vendar jih še ni bilo opaziti.

Če so prvotne črne luknje vir temne snovi, samo število zvezd v galaksiji Mlečna cesta - približno 100 milijard - naredi srečanje neizogibno, poročajo avtorji. V nasprotju z večjimi črnimi luknjami prvotna črna luknja ne bi "pogoltnila" zvezde, ampak bi povzročila opazne vibracije na njeni površini, ko bi šla skozi.

Tako se s povečevanjem števila teleskopov in satelitov, ki preiskujejo oddaljene zvezde v Mlečni cesti, povečujejo tudi možnosti za opazovanje prvotne črne luknje, ko neškodljivo drsi skozi eno od milijard zvezd galaksije, je dejal Hanasoge. Računalniški model, ki sta ga razvila Hanasoge in Kesden, lahko uporabimo s temi trenutnimi tehnikami sončnega opazovanja, da ponudimo natančnejšo metodo za odkrivanje prvotnih črnih lukenj kot obstoječa orodja.

"Če bi astronomi samo gledali sonce, možnosti za opazovanje prvotne črne luknje niso verjetne, ljudje pa zdaj gledajo na tisoče zvezd," je dejal Hanasoge.

"Obstaja večje vprašanje, kaj je temna snov, in če bi našli prvotno črno luknjo, bi ustrezala vsem parametrom - imajo maso in silo, zato neposredno vplivajo na druge predmete v vesolju in ne vplivajo na svetlobo . Ugotovitev enega bi imela globoke posledice za naše razumevanje zgodnjega vesolja in temne snovi. "

Čeprav temne snovi niso opazili neposredno, naj bi galaksije prebivale v razširjenih haloih temne snovi na podlagi dokumentiranih gravitacijskih učinkov teh haloov na vidne zvezde in plin v galaksijah. Tako kot druge predlagane kandidate za temno snov je tudi prvobitne črne luknje težko zaznati, ker niti ne oddajajo niti ne absorbirajo svetlobe in prikradeno prečkajo vesolje z le subtilnimi gravitacijskimi učinki na bližnje predmete.

Ker so prvotne črne luknje težje od drugih kandidatov za temno snov, pa bi njihovo interakcijo z zvezdami zaznali obstoječi in prihodnji zvezdni observatoriji, je dejal Kesden. Pri prečkanju poti z zvezdo bi gravitacija prvotne črne luknje stisnila zvezdo, nato pa, ko črna luknja preide skozi, povzročila, da se površina zvezde valovi, ko se zaskoči nazaj na svoje mesto.

"Če si predstavljate, kako piknete vodni balon in opazujete, kako se voda vali v notranjosti, je to podobno, kot je videti površina zvezde," je dejal Kesden. "Če pogledate, kako se premika površina zvezde, lahko ugotovite, kaj se dogaja znotraj. Če gre črna luknja skozi, lahko vidite, kako površina vibrira."

Opazovanje sončne površine za namige temne snovi

Kesden in Hanasoge sta sonce uporabila kot model za izračun učinka prvobitne črne luknje na površino zvezde. Kesden, katerega raziskave vključujejo črne luknje in temno snov, je izračunal mase prvobitne črne luknje in verjetnost poti predmeta skozi sonce. Hanasoge, ki preučuje seizmologijo na soncu, Zemlji in zvezdah, je ugotovil vibracijski učinek črne luknje na sončni površini.

Video simulacije izračunov raziskovalcev je ustvaril Nasin Tim Sandstrom z uporabo superračunalnika Pleiades v raziskovalnem centru Ames v Kaliforniji. En posnetek prikazuje vibracije sončne površine, ko skozi njeno notranjost prehaja prvotna črna luknja - predstavljena z belo sledjo. Drugi film prikazuje rezultat črne luknje, ki pase sončno površino.

Marc Kamionkowski, profesor fizike in astronomije na univerzi Johns Hopkins, je dejal, da delo služi kot orodje za odkrivanje prvotnih črnih lukenj, saj sta Hanasoge in Kesden zagotovila temeljito in natančno metodo, ki izkorišča obstoječa sončna opazovanja. Teoretični fizik, znan po svojem delu z obsežnimi strukturami in zgodnji zgodovini vesolja, Kamionkowski v projektu ni imel nobene vloge, vendar jo pozna.

"Znano je, da bi prvinska črna luknja, ki jo je šla zvezda, imela učinek, vendar imamo prvič številčno natančne izračune," je dejal Kamionkowski.

"To je pametna ideja, ki izkorišča opazovanja in meritve, ki jih je že opravila fizika sonca. Kot da bi vas kdo poklical, da je morda pod predpražnikom milijon dolarjev. Če se izkaže, da to ni res, vas nič ne stane v tem primeru je v naborih podatkov, ki jih že imajo astronomi, temna snov, zakaj ne bi iskali? "

Pomemben vidik tehnike Kesden in Hanasoge je, je dejal Kamionkowski, ta, da zmanjšuje znatno vrzel v masi, ki jo je mogoče zaznati z obstoječimi metodami trolanja za prvotne črne luknje.

Iskanje prvotnih črnih lukenj je bilo doslej omejeno na mase, ki so premajhne, ​​da bi vključevale črno luknjo, ali tako velike, da bi "te črne luknje motile galaksije na grozljive načine, kot bi jih opazili," je dejal Kamionkowski. "Prvotne črne luknje so bile nekoliko zapostavljene in mislim, da zato, ker ni bilo niti ene, dobro motivirane ideje, kako jih najti v obsegu, v katerem bi verjetno obstajale."

Trenutni masni razpon, v katerem je bilo mogoče opazovati prvotne črne luknje, je bil določen na podlagi predhodnih neposrednih opazovanj Hawkingovega sevanja - emisij črnih lukenj, ko izhlapijo v gama žarke - kot tudi upogibanja svetlobe okoli velikih zvezdnih predmetov, Je rekel Kesden. Razlika v masi med temi pojavi pa je ogromna, tudi v astronomskem smislu. Hawkingovo sevanje lahko opazimo le, če je masa izhlapevalne črne luknje manjša od 100 kvadrilionov gramov. Na drugem koncu mora biti predmet večji od 100 gramov (24 ničel) gramov, da se svetloba vidno upogne okoli njega. Iskanje prvotnih črnih lukenj je zajelo množico mase, ki se razteza na faktor 1 milijarde, je pojasnil Kesden - podobno kot pri iskanju neznanega predmeta s težo nekje med težo penija in rudarskim prekucnikom.

On in Hanasoge predlagata tehniko, ki daje temu območju prepotrebno opremo, in vzpostavila natančnejše parametre za opazovanje prvotne črne luknje. Par je s svojimi simulacijami ugotovil, da bi prvotna črna luknja, večja od 1 grama (21 ničel) gramov - približno masa asteroida - imela opazen učinek na površino zvezde.

"Zdaj, ko vemo, da lahko prvotne črne luknje povzročajo zaznavne vibracije zvezd, bi lahko poskusili pogledati večji vzorec zvezd kot samo naše sonce," je dejal Kesden.

"Mlečna pot ima 100 milijard zvezd, zato bi se vsako leto v naši galaksiji moralo zgoditi približno 10.000 zaznavnih dogodkov, če bi le vedeli, kje iskati."


Astronomi so razvili metodo za odkrivanje drobnih črnih lukenj na obrobju našega sončnega sistema

Amir Siraj in profesor Avi Loeb z oddelka za astronomijo na univerzi Harvard sta razvila novo metodo iskanja prvotnih črnih lukenj v zunanjem Osončju, ki temelji na akrelacijskih raketah, ki so posledica udarcev majhnih teles iz Oortovega oblaka.

Siraj in amp Loeb preučujeta možnost, da bi lahko akrecijski vžigi, ki so posledica plimske motnje majhnih teles Oortovega oblaka zaradi domnevne prvinske črne luknje, napajali opazni optični signal, ki bi ga lahko iskali s prihajajočo raziskavo vesolja in vesolja Vera C. Rubin. . Zasluga za sliko: Sci-News.com / Zdeněk Bardon / ESO.

Anomalične orbite in združevanje ločenih transneptunskih predmetov v zunanjem Osončju kažejo na možen obstoj planeta Nine, planeta z maso, ki je od 5 do 10-krat večja od Zemlje, na razdalji 400-800 AU od Sonca.

Leta 2019 sta astronoma Jakub Scholtz in James Unwin predlagala, da bi lahko bil ta hipotetični planet prvotna črna luknja v velikosti grenivke, saj je verjetnost ujetja črne luknje primerljiva z verjetnostjo prostega plavajočega planeta.

"Planet Nine je prepričljiva razlaga za opaženo kopičenje nekaterih objektov zunaj Neptunove orbite," je dejal Siraj.

"Če bomo obstoj Planeta devet potrdili z neposrednim elektromagnetnim iskanjem, bo to prvi odkritje novega planeta v Osončju v dveh stoletjih, ne da bi upoštevali Pluton."

"Če ne bi zaznali svetlobe iz Planet Nine & # 8212 ali drugih nedavnih modelov, na primer predlog za pošiljanje sond za merjenje gravitacijskega vpliva & # 8212, bi model črne luknje naredil zanimiv."

»Obrobje Osončja je naše dvorišče. Iskanje Planet Nine je kot odkrivanje bratranca, ki živi v lopi za vašim domom, za katerega še niste vedeli, «je dejal profesor Loeb.

»Takoj se porajajo vprašanja: zakaj je tam? Kako je dobil svoje lastnosti? Je to oblikovalo zgodovino Osončja? Je še več takšnih? "

V svojem novem prispevku sta Siraj in profesor Loeb ugotovila, da če je Planet Nine prvotna črna luknja, lahko njegov obstoj odkrije prihajajoča raziskava vesolja in vesolja observatorija Vera C. Rubin (LSST) zaradi kratkih prirastkov, ki jih poganjajo majhne Oortova oblačna telesa, ki bi jih zaznali s hitrostjo vsaj nekaj na leto.

"V bližini črne luknje se bodo majhna telesa, ki se ji približajo, stopila zaradi segrevanja zaradi kopičenja plina iz medzvezdnega medija v ozadje v črno luknjo," je pojasnil Siraj.

"Ko se majhna telesa stopijo, črna luknja povzroči plimovanje, čemur sledi priliv iz plimsko motenega telesa na črno luknjo."

"Ker so črne luknje same po sebi temne, je sevanje, ki ga snov oddaja na poti do ustja črne luknje, naš edini način, da osvetlimo to temno okolje," je dodal profesor Loeb.

LSST naj bi imel občutljivost, potrebno za zaznavanje rasti, medtem ko trenutna tehnologija tega ne more storiti brez vodstva.

"LSST ima široko vidno polje, ki vedno znova pokriva celotno nebo in išče prehodne rakete," je dejal profesor Loeb.

»Drugi teleskopi dobro kažejo na znano tarčo, vendar ne vemo natančno, kje iskati Planet Nine. Poznamo samo široko regijo, v kateri lahko prebiva. "

"Sposobnost LSST, da dvakrat na teden pregleda nebo, je izjemno dragocena," je dejal Siraj.

"Poleg tega bo njegova izjemna globina omogočila zaznavanje raket, ki so posledica razmeroma majhnih udarnih glave, ki so pogostejše od velikih."

Amir Siraj & amp Abraham Loeb. 2020. Iskanje črnih lukenj v zunanjem sončnem sistemu z LSST. ApJL, v tisku arXiv: 2005.12280

Ta članek temelji na besedilu, ki ga je pripravil Harvard & amp Smithsonian Center za astrofiziko.


Kaj bi se zgodilo, če bi majhna črna luknja zadela Zemljo?

Vsi lahko ugibamo, kaj bi se zgodilo, če bi v naš sončni sistem zaplavala velika črna luknja in # 8230 ne bi ostalo veliko, ko bo intenzivno gravitacijsko vlečenje planete požrlo in začelo sesati naše sonce. Kaj pa, če je črna luknja majhna, morda ostane ostanek od Velikega poka, ki neopaženo prehaja skozi našo sosesko in nima opaznega vpliva na lokalni prostor? Kaj pa, če ta majhna singularnost pade na pot zemeljske orbite in zadene naš planet? Tej nenavaden dogodek so premišljevali teoretični fiziki, ki so razumeli, kako je mogoče zaznati majhno črno luknjo, ko na Zemljo udari lepo luknjo & # 8230

Prvotne črne luknje (PBH) so napovedani produkt velikega poka. Zaradi velike energije, ki je nastala na začetku našega vesolja, naj bi nastalo nešteto črnih lukenj. Vendar majhne črne luknje naj ne bi živele prav dolgo. Ker se za črne luknje domneva, da oddajajo energijo, bodo tudi izgubile maso (po teoriji Stephena Hawkinga & # 8217s, Hawkingovo sevanje), majhne črne luknje bodo zato zelo hitro propadle. V dobro znani Hawkingovi publikaciji iz leta 1975 ocenjuje, da mora biti črna luknja najmanjša, da lahko preživi do danes. Masa PBH bi morala biti vsaj 10 12 kg (to je 1.000.000.000.000 kg), ko bo ustvarjena. 10 12 kg je v kozmičnih standardih pravzaprav precej majhno & # 8211 Zemlja ima maso 6Ã — 10 24 kg & # 8211, zato govorimo o velikosti majhne gore.

Torej, slikajte si prizor. Zemlja (kateri koli planet) srečno kroži okoli Sonca. Majhna prvotna črna luknja se zgodi, da gre skozi naš sončni sistem in okoli zemeljske orbite. Vsi se zavedamo, kako bi kamnito telo, kot je Asteroid v bližini Zemlje, vplivalo na Zemljo, če bi nas zadelo, kaj pa bi se zgodilo, če bi majhna Blizu Zemljine črne luknje nas udaril? Teoretični fiziki z Budkerjevega inštituta za jedrsko fiziko v Rusiji in Znanstvenega podatkovnega centra INTEGRAL v Švici razmišljajo o istem vprašanju in v novem prispevku izračunajo, kako bi lahko opazovali dogodek, če bi se zgodil (za vsak primer, če ne bi # 8217ne vemo, da smo nekaj zadeli!).

PBH, ki padajo v zvezde ali planete, so že prej razmišljali. Kot smo že pregledali v Universe Today, lahko nekatera opazovanja planetov in zvezd pripišemo majhnim črnim luknjam, ki se ujamejo v gravitacijski vodnjak telesa. To bi lahko razložilo nenavadne temperature, ki jih opazimo v Saturnu in Jupitru, so vroče, kot bi morale biti, dodatna toplota morda nastanejo z interakcijami s PBH, ki se skriva v notranjosti. Če se PBH ujame v zvezdo, lahko vzame energijo iz jedrskih reakcij v jedru in morda privede do prezgodnje supernove. Kaj pa, če PBH potuje zelo hitro in zadene Zemljo? Na to se osredotoča ta raziskava.

Pričakujem nekakšen katastrofalen, energičen dogodek, ko prvotna črna luknja zadene Zemljo. Konec koncev je to # 8217 črna luknja! Toda rezultati tega prispevka so sicer nekoliko vrhunec, a vseeno kul.

Z izračunom, od kod lahko prihaja energija zaradi trka, lahko raziskovalci ocenijo, kakšen učinek ima trk. Dva glavna vira energije bosta iz PBH, ki dejansko prizadene zemeljski material (kinetični), in iz sevanja črne luknje. Ob predpostavki, da imamo večjo verjetnost, da bomo zadeli mikro črno luknjo (tj. Veliko, veliko manjšo od črne luknje od sesedle zvezde), ki izvira z začetka vesolja, bo majhna. Če za primer uporabimo Hawking & # 8217s 10 12 kg črne luknje, bo imela črna luknja s to velikostjo polmer 1,5Ã — 10 -15 metrov & # 8230, ki je približno velikosti protona!

To je lahko ena majhna črna luknja, vendar ima kar velik udarec. Toda ali je merljivo? Za PBH se teoretizira, da zdrsnejo naravnost skozi snov, kot da je tam ni, vendar bo pustila pečat. Ko drobna entiteta leti z Zemljo z nadzvočno hitrostjo, bo izčrpala sevanje v obliki elektronov in pozitronov. Celotna energija, ki jo ustvari PBH, je približno enaka energiji, proizvedeni z detonacijo ene tone TNT, toda ta energija je skupaj energije, ki jo taloži na svoji poti skozi premer Zemlje, ne pa energije, ki jo proizvede ob trku. Torej ne pričakujte čudovite eksplozije, imeli bomo srečo, ko bomo videli iskro, ko bo udarila o tla.

Vsako upanje, da bi zaznali tako majhen vpliv črne luknje, je malo, saj bi bili nastali potresni valovi zanemarljivi. Pravzaprav bo edini dokaz, da črna luknja te velikosti prehaja skozi planet, poškodba sevanja vzdolž mikroskopskega tunela, ki prehaja z ene strani Zemlje na drugo. Kot je drzno izjavila rusko-švicarska ekipa:

Ustvari dolgo cev iz močno sevalnega poškodovanega materiala, ki bi moral ostati prepoznaven že v geološkem času.& # 8221 & # 8211 Khriplovich, Pomeransky, Produit in Ruban, iz časopisa: & # 8220 Ali lahko zazna prehod majhne črne luknje skozi Zemljo? & # 8220

Ker se ta raziskava osredotoča na majhno, prvobitno črno luknjo, bi bilo zanimivo raziskati učinke večje črne luknje na vpliv in # 8211 morda z maso Zemlje in polmerom žogice za golf & # 8230 ?


Opazovanje sončne površine za namige temne snovi

Kesden in Hanasoge sta sonce uporabila kot model za izračun učinka prvobitne črne luknje na površino zvezde. Kesden, katerega raziskave vključujejo črne luknje in temno snov, je izračunal mase prvobitne črne luknje in verjetnost poti predmeta skozi sonce. Hanasoge, ki preučuje seizmologijo na soncu, Zemlji in zvezdah, je ugotovil vibracijski učinek črne luknje na sončni površini.

Video simulacije izračunov raziskovalcev je ustvaril Nasin Tim Sandstrom z uporabo superračunalnika Pleiades v raziskovalnem centru Ames v Kaliforniji. En posnetek prikazuje vibracije sončne površine, ko skozi njeno notranjost prehaja prvotna črna luknja - predstavljena z belo sledjo. Drugi film prikazuje rezultat črne luknje, ki pase sončno površino.

Marc Kamionkowski, profesor fizike in astronomije na univerzi Johns Hopkins, je dejal, da delo služi kot orodje za odkrivanje prvotnih črnih lukenj, saj sta Hanasoge in Kesden zagotovila temeljito in natančno metodo, ki izkorišča obstoječa sončna opazovanja. Teoretični fizik, znan po svojem delu z obsežnimi strukturami in zgodnji zgodovini vesolja, Kamionkowski v projektu ni imel nobene vloge, vendar jo pozna.

"Znano je, da bi prvinska črna luknja, ki jo je šla zvezda, imela učinek, vendar imamo prvič številčno natančne izračune," je dejal Kamionkowski.

"To je pametna ideja, ki izkorišča opazovanja in meritve, ki jih je že opravila fizika sonca. Kot da bi vas kdo poklical, da je morda pod predpražnikom milijon dolarjev. Če se izkaže, da to ni res, vas nič ne stane v tem primeru je v naborih podatkov, ki jih že imajo astronomi, temna snov, zakaj ne bi iskali? "

One significant aspect of Kesden and Hanasoge's technique, Kamionkowski said, is that it narrows a significant gap in the mass that can be detected by existing methods of trolling for primordial black holes .

The search for primordial black holes has thus far been limited to masses too small to include a black hole, or so large that "those black holes would have disrupted galaxies in heinous ways we would have noticed," Kamionkowski said. "Primordial black holes have been somewhat neglected and I think that's because there has not been a single, well-motivated idea of how to find them within the range in which they could likely exist."

The current mass range in which primordial black holes could be observed was set based on previous direct observations of Hawking radiation -- the emissions from black holes as they evaporate into gamma rays -- as well as of the bending of light around large stellar objects, Kesden said. The difference in mass between those phenomena, however, is enormous, even in astronomical terms. Hawking radiation can only be observed if the evaporating black hole's mass is less than 100 quadrillion grams. On the other end, an object must be larger than 100 septillion (24 zeroes) grams for light to visibly bend around it. The search for primordial black holes covered a swath of mass that spans a factor of 1 billion, Kesden explained -- similar to searching for an unknown object with a weight somewhere between that of a penny and a mining dump truck.

He and Hanasoge suggest a technique to give that range a much-needed trim and established more specific parameters for spotting a primordial black hole. The pair found through their simulations that a primordial black hole larger than 1 sextillion (21 zeroes) grams -- roughly the mass of an asteroid -- would produce a noticeable effect on a star's surface.

"Now that we know primordial black holes can produce detectable vibrations in stars, we could try to look at a larger sample of stars than just our own sun," Kesden said.

"The Milky Way has 100 billion stars, so about 10,000 detectable events should be happening every year in our galaxy if we just knew where to look."

This research was funded by grants from NASA and by the James Arthur Postdoctoral Fellowship at New York University.


Supermassive Seeds

Even if they don’t account for dark matter, there is a second problem in astrophysics that primordial black holes could answer. Primordial black holes of a different — larger — size than those needed to explain dark matter might instead explain the supermassive black holes astronomers see in the centers of massive galaxies. These black holes, millions or billions of times the mass of the Sun, can’t be created by one or even several exploding stars. Astronomers don’t know how these black holes got there or what created them perhaps they are built from primordial black holes that have been around since the first second of our universe, serving as seeds out of which supermassive black holes could grow.

This possibility, however, may also not be likely, because primordial black holes had to form by the time the universe was just 1 second old. Even primordial black holes that formed at the last possible instant possible would be, according to the physics, only about 100,000 times as massive as the Sun, which is not really in the supermassive black hole weight class. To get the even larger black holes we see today, they’d have to pull in a lot of material and grow very quickly. This isn’t impossible, but it may be less likely to explain the sheer number of supermassive black holes that exist today.

Regardless of where or how they’re found, primordial black holes could tell astronomers a lot about the universe we live in. Depending on their mass, they could serve as probes into galaxy evolution, high-energy physics, and even the earliest fractions of a second after the universe was birthed. But although primordial black holes could exist, they have yet to be seen, and currently remain one of astronomy’s great questions, rather than a tidy answer.