Dacă există găuri negre microscopice născute la o fracțiune de secundă după Big Bang, așa cum bănuiesc unii cercetători, atunci cel puțin una ar putea zbura prin sistem solar pe deceniu, generând mici distorsiuni gravitaționale pe care oamenii de știință le pot detecta, arată un nou studiu.
Aceste descoperiri sugerează că, dacă astronomii pot descoperi și confirma existența unor astfel de perturbări gravitaționale, ei ar putea fi capabili să rezolve misterul din spatele naturii materie întunecatămaterialul nevăzut despre care mulți cercetători îl bănuiesc reprezintă aproximativ cinci șesime din întreaga materie din cosmos.
Mulți cercetători sugerează că materia întunecată poate fi compusă din particule necunoscute, dar niciun experiment până în prezent nu a descoperit noi particule care ar putea fi materie întunecată. Ca atare, o alternativă pe care oamenii de știință o explorează pentru a explica materia întunecată este așa-numita primordială gauri negrecele care au existat din zorii timpurilor.
Cercetările anterioare sugerează că aproximativ 86% din materie din univers este compusă dintr-o substanță esențial invizibilă numită materie întunecată. Oamenii de știință deduc existența materiei întunecate din efectele sale gravitaționale asupra materiei și luminii de zi cu zi, dar în prezent rămâne nesigur din ce ar putea fi făcută.
Găurile negre își iau numele de la imensele lor atracții gravitaționale, care sunt atât de puternice încât nici măcar lumina nu poate scăpa. Dacă o gaură neagră nu-și dezvăluie existența — de exemplu, prin sfâșiind o stea — poate rămâne nedetectat în negrul spațiului.
De-a lungul deceniilor, astronomii au detectat multe găuri negre, de la găuri negre cu masă stelară de obicei aproximativ de cinci până la 10 ori masa soarelui la găuri negre supermasive de milioane până la miliarde de mase solare în mărime. În schimb, noul studiu a examinat găuri negre primordialedespre care cercetările anterioare sugerează că ar putea fi doar aproximativ masa unui asteroid tipic – adică aproximativ 110 miliarde până la 110 milioane miliarde de tone (100 miliarde până la 100 milioane miliarde de tone metrice).
„Găurile negre pe care le considerăm în munca noastră sunt de cel puțin 10 miliarde de ori mai luminoase decât soarele și sunt abia mai mari ca dimensiune decât un atom de hidrogen”, co-autorul studiului Sarah Geller, fizician teoretician la Universitatea California din Santa Cruz. , a declarat pentru Space.com.
Găurile negre apar atunci când un obiect este atât de dens, încât se prăbușește sub forța propriei gravitații. Lucrările anterioare sugerează că la scurt timp după Big bangînainte ca universul să se extindă mult în dimensiune, fluctuațiile aleatorii ale densității materiei din cosmosul nou-născut au determinat ca unele aglomerații să devină suficient de dense pentru a forma găuri negre.
Cercetările anterioare au sugerat că găurile negre primordiale care au supraviețuit până în zilele noastre ar putea constitui cea mai mare parte sau toată materia întunecată. Pe baza acestei lucrări, noul studiu a examinat cât de des ar putea zbura găurile negre primordiale prin sistem solarși dacă ar putea produce efecte pe care oamenii de știință le-ar putea detecta asupra obiectelor vizibile.
„Dacă există o mulțime de găuri negre acolo, unele dintre ele trebuie să treacă prin curtea noastră din când în când”, a spus Geller.
Inițial, cercetătorii „s-au gândit la ce s-ar putea întâmpla dacă o gaură neagră ar pătrunde în scoarța Pământului, ar trece prin atmosfera noastră sau ar lăsa un crater pe Lună”, a spus Geller. „Ne-am întrebat chiar și ce s-ar întâmpla dacă una dintre aceste mici găuri negre ar lovi un om”.
Cu toate acestea, „fiecare dintre aceste idei s-a confruntat cu aceeași problemă”, a explicat Geller. „O persoană, luna sau chiar Pământul sunt o țintă foarte mică în vastitatea spațiului, iar șansele ca o gaură neagră să le lovească vreodată în mod direct sunt mici.”
În schimb, „ceea ce aveam nevoie era un sistem suficient de mare pentru ca găurile negre să treacă în mod regulat, dar suficient de precis măsurat pentru ca noi să putem vedea un anumit efect”, a spus Geller. „Atunci am început să ne gândim la orbitele măsurate foarte precis ale obiectelor din sistemul solar”. În principiu, atracția gravitațională a unei găuri negre primordiale „ar putea produce oscilații pe orbitele obiectelor din sistemul solar care sunt suficient de mari pentru ca noi să le măsurăm”.
Oamenii de știință au ajuns să se concentreze asupra găurilor negre primordiale care zboară în apropierea planetelor interioare ale sistemului solar – Mercur, Venus, Pământ şi Marte. Ei au descoperit că, dacă există găuri negre primordiale, ele pot fi suficient de abundente pentru ca cel puțin una să zboare prin lumile interioare o dată pe deceniu. Ei au adăugat că s-ar putea să fi avut deja mai multe survolări, deoarece tehnologiile capabile să detecteze astfel de perturbări au apărut online.
Geller a avertizat că „nu facem niciuna dintre următoarele afirmații – că găurile negre primordiale există cu siguranță, că ele alcătuiesc cea mai mare parte sau toată materia întunecată; sau că sunt cu siguranță aici, în sistemul nostru solar”. În schimb, ei spun că dacă găurile negre primordiale există și alcătuiesc cea mai mare parte a materiei întunecate, „atunci trebuie să călătorească prin sistemul solar interior la fiecare 10 ani”.
Oamenii de știință au remarcat, de asemenea, că descoperirile lor se bazează pe simulări computerizate relativ simple, care nu au precizia necesară pentru a analiza date reale referitoare la orbitele interioare ale sistemului solar.
„Pentru a face afirmații definitive, va trebui să lucrăm cu colegi care se specializează în modelarea sistemului solar cu metode de calcul mult mai sofisticate”, a declarat coautorul studiului Benjamin Lehmann, fizician teoretician la MIT, pentru Space.com. El a adăugat că trebuie să identifice, de asemenea, cum să descopere care ar putea fi un semnal real al unei găuri negre primordiale și ce ar putea intra pur și simplu în intervalul de eroare așteptat de la orice măsurare.
Oamenii de știință discută acum posibilitatea de a colabora cu grupul de simulare a sistemului solar de la Observatorul din Paris pentru a analiza datele orbitale existente. „Sunt unii dintre cei mai de seamă experți în metodele sofisticate de simulare care vor fi necesare pentru ca această analiză să devină realitate”, a spus Lehmann. „Odată ce dezvoltăm un model complet care poate fi folosit pentru a căuta prin date reale, atunci va trebui să investigăm ce observații ulterioare vor fi cele mai potrivite pentru orice semnal pe care l-am putea înregistra”.
Această abordare de căutare a găurilor negre primordiale prin efectele lor gravitaționale „nu este complet suficientă pentru a distinge între o gaură neagră primordială și un alt obiect neobișnuit de o masă similară”, a avertizat Geller. Ea a menționat că, dacă această strategie detectează o potențială gaură neagră primordială, „putem declanșa observații ulterioare pentru a exclude alte posibilități. în timp ce observarea directă a unei mici găuri negre cu un telescop nu ar arăta, cel mai probabil, nimic.”
Oamenii de știință a detaliat constatările lor 17 septembrie în revista Physical Review D.
Postat inițial pe Space.com.