艺术家想象中的原始黑洞(左)掠过火星。 (Benjamin Lehmann,使用 SpaceEngine @ Cosmographic Software LLC)
微小而古老黑洞根据一项新的研究,它可以每十年一次飞过我们的太阳系。我们可以通过观察轨道上的摆动来发现它们火星?这可能有助于发现暗物质。
(PBH)是假设的物体,可能在诞生后的第一秒内诞生。大爆炸,来自密集的电离物质的塌陷。在过去的 138 亿年里,它们已经分散在整个宇宙中。
如果只能通过重力才能感觉到的遍布宇宙的无形质量听起来很熟悉,那么这并不是巧合:PBH 是。
现在,美国的一个物理学家团队已经计算了多久一次根据暗物质在给定空间区域的估计分布,它们可能会穿过我们的树林。
他们发现有一个原始的黑洞,包装质量小行星进入单个原子大小的空间,大约每十年左右就会流经内太阳系一次。
虽然我们无法直接看到它,但这样的来访者仍然会让人知道它的存在。研究小组发现,如果PBH进入距火星约4.5亿公里(2.8亿英里)的范围内,就会在这颗红色行星的轨道上引发可检测到的摆动。
10 年内,这种偏移仅约为 1 米(3.3 英尺),但这足以让传感器感知到,因为我们可以测量火星与地球的距离,误差在 10 厘米(4 英寸)左右。
研究从一个有趣的假设问题开始:如果 PBH 从一个人身边飞驰而过,会发生什么?主要作者、麻省理工学院 (MIT) 的天体物理学家 Tung Tran 粗略计算出,如果一个物体距离你一米以内,你会在 1 秒内被甩出约 6 米远。
虽然这种情况极不可能发生,但它让团队想知道穿越太阳系的PBH将如何影响行星和卫星。
“我们推断,如果黑洞飞过地球并造成月亮稍微晃动一下,”童说。
“我们得到的数字不是很清楚。太阳系中还有许多其他动力学,可以充当某种摩擦力,导致摆动减弱。”
因此,研究人员随后模拟了 PBH 飞越对汞,金星和火星,看看它们的摆动是否更容易被发现。其中,火星发出了最清晰的信号,很大程度上是因为它是如此。
提出的明显问题是?如果一个只有小行星质量的PBH就能做到这一点,那么每颗掠过的太空岩石难道不会产生同样的影响吗?答案是肯定的,有点。但效果看起来会有所不同。
移动速度相对较慢,并且倾向于与行星一样粘在太阳周围的同一个圆盘上,因此它们的相互作用发生在更长的时间尺度上。但 PBH 可以从任何方向以高达每秒 200 公里的速度穿过太阳系。他们的快速互动作为一个时间点脱颖而出。
尽管如此,仍需要进行涉及更多对象的更详细的模拟,以便更准确地了解这些动态。
“我们需要尽可能清晰地了解预期的背景,例如钻探太空岩石与这些原始黑洞的典型速度和分布,”麻省理工学院物理学家大卫·凯泽说。
“对我们来说幸运的是,天文学家几十年来一直在跟踪普通的太空岩石,因为它们飞过我们的太阳系,因此我们可以计算它们轨迹的典型特性,并开始将它们与原始黑洞的非常不同类型的路径和速度进行比较。应该遵循。”
当然,我们甚至不确定。但只要做更多的工作,天文学家就有可能幸运地发现火星的摆动,并解开最大的宇宙学谜团之一。
该研究发表在期刊上物理评论 D.