Примордиальные черные дыры могут прятаться в атомах
Американские физики Аарон и Джей Пейс Вандевендеры предложили идею "гравитационного атома" - микроскопического объекта, в основе которого лежит миниатюрная черная дыра.
Существование подобных объектов в природе могло бы объяснить отсутствие следов квантового испарения так называемых примордиальных черных дыр, образовавшихся сразу после Большого Взрыва. Статья ученых пока не принята к публикации, однако ее препринт доступен на сайте arXiv.org.
В рамках исследования ученых интересовали миниатюрные черные дыры. Согласно современным представлениям, после Большого Взрыва образовалось большое количество черных дыр, которые ученые называют примордиальными. В отличие от черных дыр звездной массы, которые формируются в результате гравитационного коллапса звезды (и их более тяжелых коллег, например сверхмассивных черных дыр в центре галактик), масса примордиальных дыр в теории может быть сколь угодно малой (в рамках работы рассматривались значение от нескольких десятков килограммов до нескольких миллиардов тонн).
Учитывая, что из-за квантовых эффектов в окрестности своего горизонта событий каждая такая дыра постепенно испаряется (так называемое испарение Хокинга), большинство из них не должны были дожить до нашего времени. Момент окончательного испарения подобного объекта должен сопровождаться вспышкой рентгеновского излучения с довольно специфическими свойствами. Несмотря на то, что таких вспышек должно было происходить много, их следы астрономам пока зарегистрировать не удалось.
В рамках своей работы Вандеведеры предлагают этому следующее объяснение: дело не в недостаточной чувствительности астрономических приборов, а в том, что многие дыры, став совсем микроскопическими (то есть с диаметрами много меньше атома), объединились с обычной материей. Как показали расчеты ученых, атомы обычной материи могут вращаться вокруг такой дыры примерно также как электроны вращаются вокруг ядра в атоме (в этом случае физики говорят, что у атомов и электронов в двух представленных случаях аналогичные волновые функции). Таким образом формируются гравитационные атомы.
Помимо прочего физики предложили практический способ проверки собственной гипотезы. Так, согласно их выкладкам, пролетая мимо Земли, подобные атомы должны испускать "легко узнаваемое" электромагнитное излучение. При этом наиболее перспективными для регистрации являются гравитационные атомы с массой от 0,2 до 1000 тонн. Оценки ученых (основанные, правда, на некоторых дополнительных предположениях) показывают, что ежегодно с Земли можно наблюдать около 100 тысяч подобных событий.
Идея поиска миниатюрных черных дыр, однако, не нова. Например, в 2008 году коллектив ученых под руководством Иосифа Хрипловича (Институт ядерной физики имени Будкера, Новосибирский государственный университет) предложил искать черный дыры пролетающие сквозь Землю. По расчетам ученых, пролет подобной дыры должен сопровождаться звуковой волной, а также образованием особого радиоактивного следа в толще планеты.
|
