หลุมดำดึกดำบรรพ์ได้รับการทฤษฎีมานานหลายทศวรรษและอาจเป็นสสารมืดที่ยากลำบาก ถึงกระนั้นก็ยังไม่มีการสังเกตหลุมดำดึกดำบรรพ์ จากข้อมูลของนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยที่บัฟฟาโล, Case Western Reserve University และ National Dong Hwa University, หลุมดำขนาดเล็กเหล่านี้สามารถถูกจับได้โดยดาวเคราะห์หินหรือดาวเคราะห์น้อย, กินแกนเหลวของพวกเขาจากภายในและออกจากโครงสร้างกลวง; อีกทางเลือกหนึ่งคือพวกเขาสามารถทิ้ง micro-tunnels ที่นี่บนโลกในหินเก่ามากหรือแม้แต่กระจกหรือโครงสร้างที่เป็นของแข็งอื่น ๆ ในอาคารเก่าแก่มาก
ความประทับใจของศิลปินเกี่ยวกับหลุมดำยุคแรก เครดิตภาพ: นาซ่า
หลุมดำดึกดำบรรพ์ขนาดเล็กอาจเป็นพระธาตุที่น่าสนใจและน่าสนใจที่สุดจากจักรวาลยุคแรก
พวกเขาสามารถทำหน้าที่เป็นผู้สมัครสสารมืดแหล่งที่มาของคลื่นความโน้มถ่วงดึกดำบรรพ์ช่วยในการแก้ไขปัญหาทางดาราศาสตร์เช่นผนังโดเมนและปัญหา monopole แม่เหล็ก ฯลฯ
อย่างไรก็ตามยังไม่มีการสังเกตผู้สมัครหลุมดำยุคแรกที่น่าเชื่อถือ
“ โอกาสในการค้นหาลายเซ็นเหล่านี้มีขนาดเล็ก แต่การค้นหาพวกเขาจะไม่ต้องการทรัพยากรมากและผลตอบแทนที่อาจเกิดขึ้นหลักฐานแรกของหลุมดำดึกดำบรรพ์จะยิ่งใหญ่” มหาวิทยาลัย Dejan Stojkovic ศาสตราจารย์ของบัฟฟาโลกล่าว
“ เราต้องคิดนอกกรอบเพราะสิ่งที่ได้ทำเพื่อค้นหาหลุมดำดึกดำบรรพ์ก่อนหน้านี้ไม่ได้ทำงาน”
ศาสตราจารย์ Stojkovic และเพื่อนร่วมงานของเขาดร. De-Chang Dai จาก Case Western Reserve University และ National Dong Hwa มหาวิทยาลัยคำนวณว่า Planetoid กลวงขนาดใหญ่สามารถอยู่ได้โดยไม่ต้องยุบตัวเอง
“ เนื่องจากอัตราต่อรองที่ยาวนานเหล่านี้เราได้มุ่งเน้นไปที่คะแนนที่เป็นของแข็งที่มีมานานหลายพันล้านหรือหลายพันล้านปี” ดร. ไดกล่าว
“ ถ้าวัตถุมีแกนกลางของเหลวนั้นหลุมดำดึกดำบรรพ์ที่ถูกจับสามารถดูดซับแกนของเหลวซึ่งมีความหนาแน่นสูงกว่าความหนาแน่นของชั้นแข็งด้านนอก” ศาสตราจารย์ Stojkovic กล่าวเสริม
“ หลุมดำดึกดำบรรพ์นั้นอาจหลบหนีวัตถุได้หากวัตถุได้รับผลกระทบจากดาวเคราะห์น้อยโดยไม่ทิ้งอะไรเลยนอกจากเปลือกกลวง”
แต่เปลือกหอยดังกล่าวจะแข็งแรงพอที่จะสนับสนุนตัวเองหรือจะล่มสลายภายใต้ความตึงเครียดของตัวเอง?
เมื่อเปรียบเทียบความแข็งแรงของวัสดุธรรมชาติเช่นหินแกรนิตและเหล็กที่มีความตึงผิวและความหนาแน่นของพื้นผิวนักวิจัยคำนวณว่าวัตถุกลวงดังกล่าวอาจไม่เกินหนึ่งในสิบของรัศมีของโลกทำให้มีแนวโน้มที่จะเป็นดาวเคราะห์ดวงเล็กกว่าดาวเคราะห์ที่เหมาะสม
“ ถ้ามันใหญ่กว่านั้นมันจะล่มสลาย” ศาสตราจารย์สโตโควิชกล่าว
“ วัตถุกลวงเหล่านี้สามารถตรวจพบได้ด้วยกล้องโทรทรรศน์ มวลและความหนาแน่นสามารถกำหนดได้โดยการศึกษาวงโคจรของวัตถุ”
“ หากความหนาแน่นของวัตถุต่ำเกินไปสำหรับขนาดของมันนั่นเป็นข้อบ่งชี้ที่ดีว่ามันกลวง”
สำหรับวัตถุที่ไม่มีแกนของเหลวหลุมดำดึกดำบรรพ์อาจผ่านและทิ้งไว้ข้างหลังท่อไมโครแบบตรง
ตัวอย่างเช่นหลุมดำดึกดำบรรพ์ที่มีมวล 1022กรัมจะทิ้งความหนา 0.1 ไมครอน
แผ่นโลหะขนาดใหญ่หรือวัสดุอื่น ๆ สามารถใช้เป็นเครื่องตรวจจับหลุมดำที่มีประสิทธิภาพโดยการตรวจสอบการปรากฏตัวของอุโมงค์เหล่านี้อย่างฉับพลัน แต่คุณจะมีอัตราต่อรองที่ดีกว่าค้นหาอุโมงค์ที่มีอยู่ในวัสดุเก่าแก่มาก - จากอาคารที่มีอายุหลายร้อยปีจนถึงหินที่มีอายุพันล้านปี
ถึงกระนั้นแม้จะสมมติว่าสสารมืดนั้นประกอบไปด้วยหลุมดำดึกดำบรรพ์พวกเขาคำนวณว่าความน่าจะเป็นของหลุมดำดึกดำบรรพ์ที่ผ่านโบลเดอร์อายุพันล้านปีเป็น 0.000001
“ คุณต้องดูค่าใช้จ่ายและผลประโยชน์ มีค่าใช้จ่ายมากในการทำสิ่งนี้หรือไม่? ไม่มันไม่ได้” ศาสตราจารย์ Stojkovic กล่าว
“ ดังนั้นความเป็นไปได้ของหลุมดำดึกดำบรรพ์ที่ผ่านคุณไปในช่วงชีวิตของคุณมีขนาดเล็กเพื่อพูดน้อยที่สุด แม้ว่าจะมีใครทำคุณอาจจะไม่สังเกตเห็นมัน”
“ เนื้อเยื่อของมนุษย์มีความตึงเครียดเล็กน้อยดังนั้นหลุมดำดึกดำบรรพ์จะไม่ฉีกขาดออกจากกัน”
“ และในขณะที่พลังงานจลน์ของหลุมดำดึกดำบรรพ์อาจมีขนาดใหญ่ แต่ก็ไม่สามารถปล่อยมันได้มากในระหว่างการปะทะกันเพราะมันเคลื่อนไหวเร็วมาก”
“ หากกระสุนปืนเคลื่อนผ่านตัวกลางเร็วกว่าความเร็วของเสียงโครงสร้างโมเลกุลของสื่อไม่มีเวลาตอบสนอง”
“ โยนก้อนหินผ่านหน้าต่างมันน่าจะแตก ยิงหน้าต่างด้วยปืนมีแนวโน้มที่จะทิ้งรู”
ทีมกระดาษถูกตีพิมพ์ในวารสารฟิสิกส์ของจักรวาลมืด-
-
De-Chang Dai & Dejan Stojkovic 2024. ค้นหาหลุมดำดึกดำบรรพ์ขนาดเล็กในดาวเคราะห์ดาวเคราะห์น้อยและที่นี่บนโลกฟิสิกส์ของจักรวาลมืด46: 101662; ดอย: 10.1016/j.dark.2024.101662
