World

หลุมดำดึกดำบรรพ์อาจทำให้จักรวาลท่วมท้น หนึ่งสามารถตี Earth?

การพรรณนาเรื่องการหมุนของศิลปิน รอบหลุมดำ (เครดิตรูปภาพ: NASA/Dana Berry/SkyWorks Digital)

พอล เอ็ม ซัทเทอร์ เป็นนักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ที่ ซันนี่ Stony Brook และ Flatiron Institute เป็นเจ้าภาพ “ ถามนักบินอวกาศ และ “วิทยุอวกาศ,” และผู้เขียน “ วิธีการตายในอวกาศ .” Sutter สนับสนุนบทความนี้เพื่อ เสียงผู้เชี่ยวชาญของ Space.com: Op-Ed & Insights

.

หลุมดำมีรอยแผลเป็นสวยๆ y — มืด, ทรงพลัง, ลางสังหรณ์ และตอนนี้ นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์ได้ปรุงอย่างอื่น: หลุมดำดึกดำบรรพ์ ซึ่งก่อตัวขึ้นในช่วงเวลาแรกสุดของจักรวาล ที่ท่วมท้นจักรวาลในปัจจุบัน

แล้วโอกาสที่หนึ่งในมอนสเตอร์โบราณเหล่านี้จะเดินทางมายังโลกมีอะไรบ้าง? นักดาราศาสตร์ฟิสิกส์คนหนึ่งได้เรียกใช้ตัวเลข

ที่เกี่ยวข้อง:

หลุมดำ ‘ดึกดำบรรพ์’ จำนวนมากอาจเต็มจักรวาลของเรา

เกิดใน บิ๊กแบง

จักรวาลยุคแรกเป็นป่า เวลาที่ซับซ้อน แตกต่างจากจักรวาลที่สุภาพอ่อนโยนที่เราอาศัยอยู่ทุกวันนี้ ช่วงเวลาแรกสุดของ บิ๊กแบง ถูกทำเครื่องหมายโดยการเปลี่ยนเฟสที่รุนแรง การแยกองค์ประกอบพื้นฐานและเหตุการณ์ป่าอื่น ๆ ในขณะที่นักวิทยาศาสตร์เข้าใจฟิสิกส์ในช่วงสองสามนาทีแรก สิ่งที่เกิดขึ้นก่อนหน้านั้นกลับถูกปกคลุมไปด้วยความลึกลับ (และคณิตศาสตร์ที่ซับซ้อนมากมาย) คุณต้องมีเงื่อนไขที่ค่อนข้างรุนแรงเพื่อสร้าง หลุมดำ — สมมุติว่าดาวดวงหนึ่งกำลังพังทลายลงมาในตัวเองในช่วงมหันตภัยสุดท้ายของชีวิต ดวงดาวไม่ได้อยู่รอบๆ ในช่วงไม่กี่วินาทีแรกของการดำรงอยู่ของจักรวาล แต่อาจมีเงื่อนไขที่เหมาะสมในการสร้างหลุมดำ สิ่งที่คุณต้องมีคือสสารหรือพลังงานจำนวนมากที่อัดแน่นอยู่ในปริมาตรที่เล็กพอ ในอดีตอันไกลโพ้นของเอกภพที่ไม่รู้จักและไม่จดที่แผนที่ เงื่อนไขอาจเป็นสิ่งที่ถูกต้องที่จะท่วมจักรวาลด้วยหลุมดำดึกดำบรรพ์ ซึ่งสามารถมีมวลเท่าใดก็ได้ ขึ้นอยู่กับสภาวะที่พวกมันสร้างขึ้น แต่ความสนใจในหลุมดำยุคดึกดำบรรพ์ลดลงตลอดหลายทศวรรษที่ผ่านมา เนื่องจากการค้นหาหลุมดำนั้นว่างเปล่า นั่นคือ จนกระทั่งเรามี Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory (LIGO).

เมื่อ LIGO ตรวจพบการชนกันของหลุมดำครั้งแรก หลุมดำมีมวลค่อนข้างแปลก แต่ละอันมีมวลดวงอาทิตย์ไม่กี่โหล ช่วงมวลนั้นยากที่จะบรรลุได้ด้วยการควบรวมของหลุมดำที่มีดาวฤกษ์มาตรฐาน เนื่องจากการควบรวมจะต้องบ่อยเกินไปเล็กน้อยที่จะเป็นไปได้) ดังนั้น ก่อนที่คุณจะรู้ตัว หลุมดำดึกดำบรรพ์ก็กลับมาเป็นจุดสนใจอีกครั้งแล้ว การเผชิญหน้าด้านมืด สิ่งที่เกี่ยวกับกระบวนการในเอกภพยุคแรกคือ หากมีกลไกแปลก ๆ บางอย่างที่สามารถสร้างหลุมดำได้ มันก็จะไม่สร้างพวกมันขึ้นมาสักสองสามอย่าง— มันจะท่วมจักรวาลไปกับพวกเขา อันที่จริง อาจมีหลุมดำในยุคดึกดำบรรพ์มากพอที่จะอธิบายได้บางส่วน สสารมืด สสารลึกลับที่มีสัดส่วนมากกว่า 80% ของสสารทั้งหมดในจักรวาล

สมมุติว่าหลุมดำขนาดเล็กจำนวนหนึ่งกำลังจับกลุ่มจักรวาลดังที่นำเสนอ ในบทความที่ตีพิมพ์เมื่อเร็วๆ นี้ในฐานข้อมูลก่อนพิมพ์ arXiv. จะเกิดอะไรขึ้นกับพวกเขา? โชคดีที่หลุมดำยังไม่ถึง 100% ดำและพวกเขาสูญเสียมวลผ่าน รังสีฮอว์คิง กระบวนการทางกลควอนตัมที่ซับซ้อนที่ขอบฟ้าเหตุการณ์หลุมดำ ซึ่งช่วยให้อนุภาคและการแผ่รังสีบางส่วนหลบหนีได้ ยิ่งมีขนาดเล็กเท่าไหร่ก็ยิ่งสูญเสียมวลเร็วขึ้นเท่านั้น หลุมดำน้อยกว่าประมาณ 100 ล้านตัน — เบากว่าหลุมดำทั่วไปเล็กน้อย ดาวเคราะห์น้อย — จะสูญเสียมวลประมาณครึ่งหนึ่งภายในอายุปัจจุบันของจักรวาล เนื่องจากวิธีการทำงานของรังสีฮอว์คิง หลุมดำที่มีขนาดใหญ่กว่านั้นจะสูญเสียมวลเพียงเล็กน้อยเท่านั้น

จำนวนหลุมดำขนาดเล็กทั้งหมดในแต่ละกาแลคซีนั้นขึ้นอยู่กับว่าคุณต้องการอธิบายสสารมืดมากแค่ไหน และแต่ละหลุมนั้นมีขนาดใหญ่เพียงใด สไลซ์ยังไงก็มีเยอะนะ

และ แต่ละคนเร็ว จากการจำลองด้วยคอมพิวเตอร์และการสังเกตการณ์การเปลี่ยนแปลงของกาแลคซี สสารมืดมีความเร็วมากกว่าร้อยไมล์ต่อวินาที ด้วยความเร็วนั้น หลุมดำมวลดาวเคราะห์น้อยสามารถครอบคลุมระยะห่างระหว่าง

ดาวพฤหัสบดี และ Earth ในเวลาเพียงไม่กี่สัปดาห์ แล้วเราควรกลัวมั้ย? เรียกใช้ตัวเลข จะเกิดอะไรขึ้นถ้าหลุมดำมวลดาวเคราะห์น้อยชนโลก? ในระยะสั้นภัยพิบัติ หลุมดำจะเจาะพื้นผิวโลกของเราเหมือนมีดร้อนผ่านเนย แต่มันจะเริ่มช้าลงทันทีเนื่องจากมีปฏิสัมพันธ์แรงโน้มถ่วงกับโลก อะตอมหรือโมเลกุลใดๆ (หรือบุคคล) ที่ตัดขอบขอบฟ้าเหตุการณ์ ซึ่งเป็นขอบเขตของหลุมดำที่เกินกว่าซึ่งไม่มีสิ่งใด แม้แต่แสง ก็สามารถหลบหนีได้ ก็จะหลุดออกจากจักรวาลที่รู้จัก และจะไม่มีใครเห็นอีกเลย ในกรณีที่ดีที่สุด หลุมดำจะออกจากอีกด้านหนึ่งของโลกของเรา ปล่อยให้ผู้รอดชีวิตมาทำความสะอาด ในกรณีที่เลวร้ายที่สุด หลุมดำจะตกลงสู่แกนกลางของโลกของเรา ซึ่งมันแรงโน้มถ่วง ก็เพียงพอที่จะให้หลุมดำเริ่มป้อนอาหาร ในที่สุด มันจะกินทั้งโลกของเรา โชคดีตามคำนวน ในกระดาษ โอกาสที่หลุมดำจะตกตะกอนในแกนโลกนั้นค่อนข้างน้อย หลุมดำนั้นเร็วเกินไป

ในทางกลับกัน จุดตัดของโลกของเรากับหลุมดำจะ นำไปสู่ความจริงอันไม่พึงประสงค์อื่น: ความร้อน ในระหว่างที่มันเคลื่อนผ่านโลก หลุมดำจะสะสมมวลสาร และการเพิ่มขึ้นนั้นจะสร้างความร้อน ผลกระทบของหลุมดำมวลดาวเคราะห์น้อยจะจบลงด้วยการปล่อยพลังงานในปริมาณที่เท่ากันกับผลกระทบของดาวเคราะห์น้อยที่มีความกว้างกิโลเมตร

คุณรู้ไหม

นักฆ่าไดโนเสาร์ . โชคดีที่การชนกันของหลุมดำนั้นเกิดขึ้นได้ยาก ในสถานการณ์ที่ “มองโลกในแง่ดี” ที่สุด — มองโลกในแง่ดีตามมาตรฐานของนักวิทยาศาสตร์ กล่าวคือ การมีหลุมดำจำนวนสูงสุดในดาราจักรนั้น — อาจมีการชนกันหนึ่งครั้งหรือมากกว่านั้นทุกๆ พันล้านปี ตามการคำนวณของกระดาษ

ดังนั้นเมื่อเกิดการชนกันของหลุมดำ อย่าตกใจไป

ตามเรามา

บน Twitter @Spacedotcom และบน Facebook

เข้าร่วม Space Forums ของเรา เพื่อให้พื้นที่พูดคุยในภารกิจล่าสุด ท้องฟ้ายามค่ำคืนและม แร่! และถ้าคุณมีเคล็ดลับข่าวสาร c orrection หรือแสดงความคิดเห็นแจ้งให้เราทราบได้ที่: community@space.com.

Paul M. Sutter เป็นนักฟิสิกส์ดาราศาสตร์ที่ SUNY Stony Brook และ Flatiron Institute ในนิวยอร์กซิตี้ Paul ได้รับปริญญาเอกสาขาฟิสิกส์จากมหาวิทยาลัยอิลลินอยส์ Urbana-Champaign ในปี 2011 และใช้เวลาสามปีที่ Paris Institute of Astrophysics ตามด้วยทุนวิจัยในเมือง Trieste ประเทศอิตาลี งานวิจัยของเขามุ่งเน้นไปที่หัวข้อที่หลากหลายตั้งแต่ที่ว่างเปล่าที่สุด ภูมิภาคต่างๆ ของจักรวาล จนถึงช่วงแรกสุดของบิกแบง เพื่อตามล่าหาดาวดวงแรก ในฐานะ “ตัวแทนสู่ดวงดาว” พอลได้มีส่วนร่วมกับสาธารณชนในด้านวิทยาศาสตร์มาเป็นเวลาหลายปี เขาเป็นเจ้าภาพของ “Ask a Spaceman!” ยอดนิยม พอดคาสต์ผู้แต่ง “Your Place in the Universe” และ “How to Die in Space” และมักปรากฏบนทีวี

  • บ้าน
  • ธุรกิจ
  • การดูแลสุขภาพ
  • ไลฟ์สไตล์
  • เทค
  • โลก
  • อาหาร
  • เกม
  • การท่องเที่ยว
  • Leave a Reply

    Your email address will not be published. Required fields are marked *

    Back to top button