سیاهچالههای اولیه ممکن است به کیهان سرازیر شوند. آیا ممکن است یکی از اینها به زمین برخورد کند؟
تصویر هنری از ماده در حال چرخش در اطراف سیاهچاله. ( NASA/Dana Berry/SkyWorks Digital)
سیاهچالهها بسیار ترسناک به نظر میرسند – تاریک، قدرتمند و اکنون، اخترفیزیکدان چیز دیگری کشف کردهاند: سیاهچالههای اولیه، ساخته شده در اولین لحظات جهان که همچون سیل به کیهان کنونی سرازیر میشوند.
بنابراین، چقدر احتمال دارد که یکی از این هیولاهای باستانی به سمت زمین بیاید؟ یک اخترفیزیکدان اعداد را اعلام کرده است.
متولد بیگ بنگ
جهان اولیه زمانی وحشی و پیچیده بود. بسیار متفاوت از کیهانی که امروزه در آن زندگی میکنیم، اولین لحظات بیگ بنگ با تجزیه عناصر اساسی و سایر رویدادهای خشن مشخص شد. در حالی که دانشمندان فیزیک دقایق اولیه را درک میکردند، آنچه پیش از این اتفاق افتاده بود در هالهای از ابهام قرار داشت (با مجموعهای از ریاضیات پیچیده).
شما برای ایجاد سیاهچالهها به شرایط بسیار سختی احتیاج دارید – به عنوان مثال، یک ستاره در آخرین لحظات فاجعهبار زندگی خود فرو میریزد. ستارگان در چند ثانیه ابتدایی جهان وجود نداشتند، اما ممکن است شرایط مناسبی برای ایجاد سیاهچالهها وجود داشته باشد. تنها چیزی که نیاز دارید این است که مقدار زیادی ماده یا انرژی در حجم کافی جمع شده باشد.
هنگامی که LIGO اولین برخورد سیاهچاله خود را تشخیص داد، سیاهچالهها دارای جرم نسبتاً عجیبی بودند. هر کدام چند ده برابر جرم خورشیدی بودند. دستیابی به این محدوده جرمی با ادغام سیاهچالههای استاندارد بر اساس ستاره دشوار است و بنابراین، قبل از اینکه بدانید، سیاهچالههای اولیه در کانون توجه قرار گرفتند.
برخورد سیاه
نکته قابل تامل در مورد فرآیندهای موجود در جهان اولیه این است که اگر نوعی مکانیسم عجیب و غریب وجود داشته باشد که میتواند سیاهچالهها را ایجاد کند، تعدادی از آنها را ایجاد نمیکند – بلکه به جهان به صورت سیلآسا سرازیر میشوند. در حقیقت، ممکن است سیاهچالههای اولیه به اندازه کافی در جهان گردش کنند تا حداقل بخشی از ماده تاریک را توضیح دهد، مادهای اسرارآمیز که بیش از 80 درصد کل ماده را در کیهان تشکیل میدهد.
خوشبختانه سیاهچالهها 100٪ سیاه نیستند و جرم خود را از طریق تابش هاوکینگ از دست میدهند، این فرایند مکانیکی کوانتومی پیچیده در افق رویداد سیاهچاله است که اجازه میدهد برخی از ذرات و تابش از آن خارج شوند. هرچه کوچکتر باشند، سریعتر جرم خود را از دست میدهند. سیاهچالههای کمتر از تقریباً 100 میلیون تن – کمی سبکتر از یک سیارک معمولی – حدود نیمی از جرم خود را در عصر کنونی جهان از دست خواهند داد. به دلیل نحوه عملکرد تابش هاوکینگ، سیاهچالههایی که بزرگتر از آن هستند تنها بخش کوچکی از جرم خود را از دست میدهند.
تعداد کل سیاهچالههای کوچک در هر کهکشان بستگی به این دارد که چقدر از ماده تاریک میخواهید با آنها توضیح دهید و هر کدام چقدر بزرگ هستند.
بر اساس شبیهسازیهای کامپیوتری و مشاهدات دینامیک کهکشانها، سرعت ماده تاریک بیش از 100 مایل در ثانیه است. با این سرعت، یک سیاهچاله با جرم سیارک میتواند فاصله بین مشتری و زمین را تنها در چند هفته طی کند. پس آیا باید بترسیم؟
اجرای اعداد
اگر سیاهچالهای با جرم یک سیارک به زمین برخورد کند، چه اتفاقی میافتد؟ به طور خلاصه، فاجعه. سیاهچاله سطح سیاره ما را مانند یک چاقوی داغ مثل کره قاچ میکند، اما به دلیل برهمکنش گرانشی با زمین، بلافاصله شروع به کند شدن میکند. هر اتم یا مولکول (یا شخصی) که افق رویداد را قطع میکند – مرز سیاهچالهای که هیچ چیزی حتی نور از آن فرار نمیکند – به سادگی از جهان شناخته شده میلغزد و دیگر هرگز دیده نمیشود.
در بهترین حالت، سیاهچاله از آن سوی سیاره ما خارج میشود و بازماندگان را برای پاک کردن آشفتگی ایجاد شده به حال خود رها میکند. در بدترین حالت، سیاهچاله در هسته سیاره ما مستقر میشود، جایی که جاذبه آن برای تغذیه سیاهچاله کافی است. سرانجام، کل سیاره ما را میبلعد.
خوشبختانه طبق محاسبات انجام شده در این مقاله، احتمال ماندگار شدن سیاه چاله بسیار کم است. سرعت سیاهچالهها بسیار سریع است.
از سوی دیگر ، تلاقی سیاره ما با سیاهچاله به واقعیت ناخوشایند دیگری منجر میشود: گرمایش. در حین عبور از زمین، سیاهچاله ماده را متراکم میکند و این افزایش باعث ایجاد گرما میشود (همان حرارتی که هستههای فعال کهکشانی را نیرو میدهد).
خوشبختانه برخورد سیاهچالهها احتمالاً نادر است. بر اساس محاسبات، در خوشبینانهترین سناریو – مطابق با استانداردهای دانشمندان، یعنی پرجمعیت شدن کهکشان با حداکثر تعداد سیاهچاله – ممکن است یک بیلیون بار در هر سال برخورد اتفاق میافتد.
بنابراین، وقتی صحبت از برخورد سیاهچاله میشود، زیاد نترسید.
ترجمه: سارا سیدحاتمی
Primordial black holes may flood the universe. Could one hit Earth?
By Paul Sutter about 2 hours ago
https://www.space.com/primordial-black-hole-earth-collision-probability