微小的黑洞可能潛伏在小行星、衛(wèi)星甚至像我們這樣的行星內(nèi)部

小原始黑洞（PBHs） 是當(dāng)今天文學(xué)和宇宙學(xué)的熱門(mén)話題之一。這些假設(shè)黑洞被認(rèn)為是在Big Bang，由亞原子物質(zhì)袋致密，以至于它們經(jīng)歷了引力坍縮。

目前，PBH 被認(rèn)為是暗物質(zhì)，原始引力波以及物理學(xué)中各種問(wèn)題的解決方案。然而，到目前為止，還沒(méi)有觀察到明確的 PBH 候選者，這導(dǎo)致了我們?nèi)绾握业竭@些微型黑洞的建議。

最近的研究表明，主序中子星和矮星的內(nèi)部可能包含小的 PBH，這些 PBH 正在慢慢消耗它們的氣體供應(yīng)。

在最近的研究，一個(gè)物理學(xué)家團(tuán)隊(duì)擴(kuò)展了這一想法，包括一種可能檢測(cè) PBH 的新途徑?；旧?，我們可以在行星和小行星等物體內(nèi)部進(jìn)行搜索，或者使用大板或金屬板來(lái)檢測(cè) PBH 是否有其經(jīng)過(guò)的跡象。

通過(guò)檢測(cè)這些天體會(huì)離開(kāi)的微通道，科學(xué)家們最終可以確認(rèn) PBH 的存在，并揭示當(dāng)今宇宙學(xué)中一些最大的謎團(tuán)。

該研究由臺(tái)灣國(guó)立東華大學(xué)的物理學(xué)家 De-Chang Dai 進(jìn)行，該宇宙學(xué)和天體物理學(xué)教育與研究中心（CERCA） 和 Dejan Stojkovic，物理學(xué)家高能物理學(xué)和宇宙學(xué)小組。

詳細(xì)介紹他們發(fā)現(xiàn)的論文最近發(fā)表在網(wǎng)上，正在審查以在該雜志上發(fā)表黑暗宇宙的物理學(xué).

自從俄羅斯科學(xué)家以來(lái)，科學(xué)家們幾十年來(lái)一直對(duì) PBH 著迷伊戈?duì)枴ぶZ維科夫 （Igor D. Novikov） 和雅科夫·澤爾多維奇 （Yakov Zeldovich）在 1966 年預(yù)測(cè)了它們的存在。他們也是斯蒂芬·霍金，他在 PBH 方面的工作使他在 1974 年突破性地發(fā)現(xiàn)黑洞會(huì)隨著時(shí)間的推移而蒸發(fā)。

雖然較大和中等大小的黑洞需要比當(dāng)前宇宙年齡（約 138 億年）更長(zhǎng)的時(shí)間才能蒸發(fā)，但較小的 PBH 可能已經(jīng)或可能正在蒸發(fā)。

然而，近年來(lái)，人們對(duì) PBH 的興趣經(jīng)歷了復(fù)興，因?yàn)樗鼈兪前滴镔|(zhì)候選者、原始引力波 （GW） 的來(lái)源等。就像暗物質(zhì)一樣，它們的存在可能有助于解開(kāi)一些重大的宇宙學(xué)之謎，但尚未得到證實(shí)的觀測(cè)結(jié)果。

正如 De-Chang 和 Stojkovic 通過(guò)電子郵件告訴 Universe Today 的那樣，這就是促使他們提出新型檢測(cè)方法的原因：

“如果小行星，或者衛(wèi)星或小行星（小行星）的液態(tài)核心被固體外殼包圍，那么一個(gè)小的 PBH 會(huì)相對(duì)較快地消耗致密的液態(tài)核心（在幾周到幾個(gè)月內(nèi)）。如果材料足夠堅(jiān)固以承受重力應(yīng)力，則地殼將保持完整。

因此，我們最終會(huì)得到一個(gè)空心結(jié)構(gòu)。如果中央的黑洞被噴射（由于與其他物體碰撞），密度將低于具有液態(tài)核心的巖石物體的通常密度。

此外，De-Chang 和 Stojkovic 還計(jì)算了小 PBH 將產(chǎn)生的引力應(yīng)力。然后，他們將其與構(gòu)成行星地殼的材料（如硅酸鹽礦物（巖石）、鐵和其他元素）的抗壓強(qiáng)度進(jìn)行了比較。他們還考慮了最堅(jiān)固的制造材料，例如多壁碳納米管。

“例如，我們發(fā)現(xiàn)花崗巖可以支撐半徑達(dá)地球半徑 1/10 的空心結(jié)構(gòu)，”斯托伊科維奇說(shuō)?！斑@就是為什么我們應(yīng)該專注于小行星、衛(wèi)星或小行星?！?/p>

這些計(jì)算提供了一種在太空和地球上尋找 PBH 證據(jù)的方法。通過(guò)觀察它們的質(zhì)量和半徑，可以估計(jì)它們的密度，從而在我們的太陽(yáng)系中識(shí)別可能的候選小行星、衛(wèi)星或小行星。

這將使天文學(xué)家能夠識(shí)別潛在的空心物體，以便通過(guò)探測(cè)器、著陸器和其他機(jī)器人太空任務(wù)進(jìn)行后續(xù)研究?；蛘?，他們建議構(gòu)建傳感器，通過(guò)檢測(cè) PBH 的通道來(lái)搜索 PBH。斯托伊科維奇說(shuō)：

“如果一個(gè)小的 PBH 穿過(guò)一些固體材料，它將留下一條筆直的長(zhǎng)隧道，其半徑與 PBH 的半徑相當(dāng)。例如，1023 g PBH 應(yīng)留下半徑為 0.1 微米的隧道。這種 PBH 可以具有的 [能量] 很大，但它們沉積到材料中的 [能量] 非常低。事實(shí)上，這樣的 PBH 甚至可以穿過(guò)人體，我們甚至不會(huì)注意到，因?yàn)槿梭w組織的張力非常低。

通過(guò)這種方式，科學(xué)家可以掃描我們發(fā)現(xiàn)的常見(jiàn)材料（如玻璃或巖石）中的微隧道。同時(shí)，De-Chang 和 Stojkovic 說(shuō)，可以為此目的準(zhǔn)備大塊拋光金屬板。似中微子檢測(cè)時(shí)，這些板片需要被隔離，以便記錄其特性的任何突然變化。

“這些 PBH 的預(yù)期通量非常小，我們最終可能一無(wú)所獲，但找到 PBH 的可能回報(bào)將是巨大的，特別是因?yàn)檫@樣的實(shí)驗(yàn)將非常便宜，”Stojkovic 說(shuō)。

正如 De-Chang 所補(bǔ)充的那樣，近年來(lái)有人提出，一些原始黑洞可能隱藏在恒星中。斯蒂芬霍金曾經(jīng)提出這個(gè)想法，成為兩項(xiàng)研究的基礎(chǔ)，一2019 年發(fā)布以及去年的另一次。

“還有人提出，原始黑洞可能會(huì)輻射伽馬射線。銀河系暗物質(zhì)暈中的強(qiáng)伽馬射線可以很好地暗示原始黑洞的存在，“De-Chang 說(shuō)。

“引力微透鏡可能是識(shí)別原始黑洞的另一種方法?！?/p>

本文最初由今日宇宙.閱讀原創(chuàng)文章.

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