Планковские реликвии: охота на призраков Большого Взрыва

Пост опубликован в блогах iXBT.com, его автор не имеет отношения к редакции iXBT.com

В бескрайних просторах космоса, где царит вечная ночь, скрывается одна из самых загадочных тайн Вселенной — тёмная материя. Невидимая и неуловимая, она составляет львиную долю материи во Вселенной, но оставляет учёных в недоумении относительно своей природы. Среди множества гипотез о её происхождении особое место занимают первичные чёрные дыры — древние гиганты, возникшие на заре мироздания.

Первичная черная дыра, вольная интерпретация
Первичная черная дыра, вольная интерпретация
Автор: Designer

Первичные чёрные дыры, согласно теории, родились в первые мгновения после Большого Взрыва. Их масса могла быть ничтожно мала, но гравитация — сила, не знающая пощады, заставляла их неумолимо расти, поглощая окружающую материю. Однако, как и всё во Вселенной, они подвержены неумолимому течению времени. Физик Стивен Хокинг открыл, что чёрные дыры, подобно тлеющим углям, медленно испаряются, испуская «хокинговское излучение».

Образование Вселенной без (вверху) и с (внизу) первичными черными дырами
Образование Вселенной без (вверху) и с (внизу) первичными черными дырами
Автор: By European Space Agency — https://www.esa.int/Science_Exploration/Space_Science/Did_black_holes_form_immediately_after_the_Big_Banghttps://open.esa.int/image-usage-creative-commons/, CC BY-SA 4.0 Источник: commons.wikimedia.org

Но что происходит, когда первичная чёрная дыра, уменьшаясь, достигает планковского масштаба — наименьшего возможного размера в физике? Здесь начинается самое интересное. Учёные предполагают три сценария:

  • Планковская реликвия: Чёрная дыра прекращает испаряться, превращаясь в крошечный, стабильный объект планковского масштаба.
  • Обнажённая сингулярность: Чёрная дыра исчезает, оставляя после себя «голую» сингулярность — точку с бесконечной плотностью, где законы физики перестают действовать.
  • Транспланковское испарение: Чёрная дыра продолжает испаряться, проходя сквозь планковский барьер и исчезая в квантовой пене пространства-времени.

Первый сценарий открывает захватывающие перспективы. Планковские реликвии, оставшиеся от первичных чёрных дыр, могут составлять часть, или даже всю, тёмную материю! Но как их обнаружить, если они настолько малы и невидимы? Ключ к разгадке — электрический заряд. Если часть реликвий заряжена, они будут взаимодействовать с веществом, оставляя следы в специальных детекторах.

Первичные черные дыры, возможно, образовались в результате коллапса сверхплотных областей в инфляционной или ранней радиационной Вселенной
Первичные черные дыры, возможно, образовались в результате коллапса сверхплотных областей в инфляционной или ранней радиационной Вселенной
Автор: By Gema White — https://www.slideserve.com/gema/primordial-black-hole-formation-in-an-axion-like-curvaton-model slide 19. Cropped to remove all elements of original authorship. Based on Kawasaki, Masahiro (2013-03-18). "Primordial black hole formation from an axionlike curvaton model". Physical Review D 87 (6): 063519. DOI:10.1103/PhysRevD.87.063519., Public Domain Источник: commons.wikimedia.org

И здесь на сцену выходят «палео-детекторы» — древние кристаллы, хранящие информацию о событиях, происходивших миллиарды лет назад. Прохождение заряженной реликвии через кристалл оставило бы в нём микроскопический дефект, подобный следу от пули. Учёные уже начали исследовать такие кристаллы, надеясь обнаружить следы ускользающей тьмы.

Но что, если чёрные дыры полностью испаряются? Тогда нас ждёт настоящий космический фейерверк! В последние мгновения жизни чёрная дыра превращается в мощный источник высокоэнергетического излучения, подобный «гамма-всплеску наоборот». Учёные ищут такие вспышки с помощью гамма-телескопов, но пока безрезультатно.

Поиск первичных чёрных дыр — это путешествие к самым границам нашего понимания Вселенной. Ответ на вопрос об их судьбе откроет перед нами новые горизонты в познании тёмной материи и законов физики, царящих в самых экстремальных уголках космоса.

Если планковские реликвии настолько малы, как они могут влиять на гравитацию в масштабах галактик и скоплений галактик, где проявляется действие тёмной материи?

Хотя каждая реликвия невероятно мала, их огромное количество, накопленное со времён Большого Взрыва, может создавать суммарный гравитационный эффект, достаточный для влияния на движение звёзд и галактик.

Могут ли заряженные планковские реликвии быть опасны для жизни на Земле?

Несмотря на высокую энергию, реликвии настолько малы, что вероятность их взаимодействия с живыми организмами крайне мала. Они скорее пройдут сквозь нас, как нейтрино, не оставив никакого следа.

Если первичные чёрные дыры полностью испаряются, почему мы до сих пор не обнаружили ни одного «гамма-всплеска наоборот»?

Во-первых, скорость испарения чёрных дыр зависит от их массы. Чем меньше масса, тем быстрее испарение. Поэтому первичные чёрные дыры, испаряющиеся сегодня, должны были иметь очень маленькую массу изначально, что делает их редкими. Во-вторых, «гамма-всплески наоборот» — явление кратковременное и направленное, поэтому вероятность его наблюдения с Земли довольно низкая.

2 комментария

a
Не лезли бы в планковские расстояния эти товарисчи. Сейчас наука более-менее представляет, что происходит на расстояниях на пару десятков порядков больше, чем планковская длина. По мере исследования все меньших расстояний понимание физики может очень основательно измениться.
Так что товарисчи просто гранты зарабатывают и занимаются околонаучными спекуляциями, ничего больше.
I
Интересно, что за термин такой «гамма всплеск наоборот». И чем он отличается от просто гамма всплеска?

Добавить комментарий

Сейчас на главной

Новости

Публикации

В 1980 году в мире осталось пять чёрных малиновок — вся нынешняя популяция происходит от одной самки

В 1980 году всю мировую популяцию чёрной малиновки можно было пересчитать по пальцам одной руки. На островах Чатем у Новой Зеландии оставалось пять птиц, и среди них была всего одна размножающаяся...

Первое фото черной дыры всерьез считали ошибкой программ: повторный анализ данных доказал, что кольцо что кольцо M87 реально

В апреле 2019 года международная коллаборация Event Horizon Telescope (EHT) опубликовала первое в истории изображение тени сверхмассивной черной дыры. Объект, получивший обозначение M87*, находится...

Какая машина может ездить по потолку? Это не фантастика, а физика

Если вы когда-нибудь смотрели «Назад в будущее» или просто представляли, как машина нарушает законы гравитации, то у нас хорошие новости: в реальности такая машина уже существует. И это не концепт...

Поймать одиночный фонон: как физики разделили квант движения на три атома и увидели фазу Берри

Одиночные ионы, удерживаемые электромагнитными полями в глубоком вакууме, сегодня служат одной из самых надежных платформ для создания квантовых компьютеров и симуляторов — устройств,...

Новая выставка картин зятя Третьякова открылась в Третьяковской галерее: к 160-летию Бакста

С 10 ноября до весны 2027 года в Инженерном корпусе ГТГ отмечают 160-летия Льва Бакста. В историю культуры этот художник вошел именно под такой фамилией, которую сменил ради брака с овдовевшей...

Зачем Сальвадор Дали спал с ключом в руке и как этот прием помогает мозгу находить новые идеи

В 1948 году испанский художник Сальвадор Дали выпустил книгу «50 магических секретов мастерства». Помимо технических советов по выбору кистей и смешиванию красок, он подробно описал в ней необычный...