研究發現遠古黑洞有能力在岩石和建築物中挖掘出微小隧道
要找到黑洞,我們通常要到數千光年之外去尋找。 但一項新的研究表明,我們可以在地球上找到黑洞的證據,就像它們在岩石或古老建築中開鑿出的小隧道一樣。與大質量恆星坍縮產生的普通黑洞不同,原始黑洞是在宇宙大爆炸後不久產生的假想天體。
藝術家眼中的微小原始黑洞(儘管它們不太可能有這樣的星盤)
模型顯示,它們非常微小–把一顆小行星的質量擠進原子的空間–至今應該還在宇宙中呼嘯而過。 它們看不見,只透過重力與物質相互作用,是暗物質的候選者。
在這項新研究中,布法羅大學和國立東華大學的物理學家計算了一個快速移動的微小黑洞在遇到行星等固體物體時會發生什麼。 他們發現,一個質量為10 19公斤的原始黑洞會直接穿透一顆行星,留下一條僅100奈米寬的隧道。
這大致相當於324 Bamberga的質量,它是主帶中第16大的小行星。 它大約是殺死恐龍的那塊石頭的22倍,但是它不會造成如此大的破壞–黑洞的移動速度要快得多,將其質量集中在一個小得多的區域,所以它的撞擊就像子彈而不是炸彈。
研究的合著者德揚-斯托伊科維奇(Dejan Stojkovic)說:「如果彈體在介質中的運動速度超過音速,介質的分子結構就來不及做出反應。將一塊石頭扔進窗戶,它很可能會破碎。
而這些洞可能正是我們所尋找的。 這些隧道雖然很小,但足以用顯微鏡觀察到,這意味著我們可以掃描數十億年前的岩石,甚至幾百年前的建築,尋找穿越固體材料的完全筆直、微小蟲洞的跡象。
這當然有一個前提:幾率相當小。 研究小組計算出,原始黑洞穿過任何一塊十億年前巨石的機率僅為0.000001%。 儘管如此,這仍然是一個足夠簡單的測試,無論如何都值得一試。
斯托伊科維奇說:”發現這些特徵的幾率很小,但搜索它們不需要太多資源,而且潛在的回報–原始黑洞的第一個證據–將是巨大的。”
但是,如果有些東西並非一直都是固體呢? 研究團隊也模擬了原始黑洞會對具有液態內核的行星產生怎樣的影響。 在這種情況下,黑洞很可能會卡在行星中心,吸走液態物質,掏空行星。
根據先前的研究,黑洞可能會徘徊在這樣的行星中心,甚至恆星的中心,我們可能永遠不會知道。 但是與其他天體的撞擊可能會使黑洞鬆動,留下一個空殼。
如果這顆行星的大小不到地球的十分之一,並且具有適當的成分,研究人員計算出空殼可以支撐自己。 但是,如果再大一些,它就會崩塌。
研究小組說,這是另一種尋找原始黑洞證據的潛在方法。 如果探測到一顆小行星或小衛星的密度遠低於預期,這可能表示它是空心的。
這可能是一個漫長的過程,但至少是一個尋找原始黑洞潛在跡象的獨特方法。 這並不太令人驚訝,因為正是這位研究人員概述了我們可能在哪裡以及如何探測太空中的蟲洞。
這項研究發表在黑暗宇宙物理學雜誌上。