Prvobitna crna rupa
Prvobitna crna rupa je hipotetički tip crne rupe koji se ne formira gravitacionim kolapsom velike zvezde, već ekstremnom gustinom materije prisutne tokom rane ekspanzije univerzuma.
Prema modelu Velikog praska, tokom prvih par trenutaka nakon Velikog praska, pritisak i temperatura su bili vrlo visoki. Pod ovim uslovima, proste fluktuacije u čvrstini materije su rezultirali u lokalnim regionima, dovoljno čvrstim da bi stvorili crne rupe. Iako bi većina regiona visoke čvrstine mogla brzo biti razuđeni širenjem univerzuma, prvobitna crna rupa bi bila stabilna, i preživela bi do današnjih dana.
Smatrano je da prvobitne crne rupe, posebno one stvorene u masenom okviru od 1014 kg do 1023 kg,[1] mogu biti kandidati za tamnu materiju. To se dešava zbog mogućnosti da će se i sa ovom malom masom ponašati onako kako se očekuje od drugih čestica kandidata za tamnu materiju. Nalazeći se u tipičnom okviru asteroida, ovo ne obuhvata crne rupe koje su previše male da bi se održale do današnjih dana, kao ni te koje su previše velike da bi bile objašnjene gravitacionim posmatranjima.
Moguće otkrivanje[uredi | uredi izvor]
Jedan od načina za otkrivanje prvobitnih crnih rupa jeste putem njihove Hokingove radijacije. Stiven Hoking je 1974. godine predstavio teoriju da veliki broj takvih malih prvobitnih crnih rupa možda postoji i u Mlečnom putu regiona galaktičkog oreola naše galaksije. Sve crne rupe, prema teoriji, emituju Hokingovu radijaciju pri brzini proporcijalnoj njihovoj masi. Uzevši u obzir da emisija dalje umanjuje njihovu masu, crne rupe sa vrlo malom masom bi doživele odbeglu evaporaciju, što bi dovelo do ogromnog izliva radijacije u finalnoj fazi, koja bi bila ekvivalentna hidrogenskoj bombi koja ispušta milione megatrona eksplozivne sile.[2] Obična crna rupa (od skoro 3 puta solarne mase) ne može izgubiti svu svoju masu u toku sadašnjeg životnog veka univerzuma (trebalo bi im oko 1069 godina da do toga dođe, čak i bez uticaja ikakve druge materije). Međutim, uzevši u obzir da prvobitne crne rupe nisu stvorene kolapsom zvezdanog jezgra, mogu biti bilo koje veličine. Crna rupa sa masom od oko 1011 kilograma bi imala životni vek jednak životnom veku samog univerzuma. Da su takve crne rupe sa malom masom formirane u određenom broju prilikom Velikog praska, mogli bismo da posmatramo neke od njih koje su u relativnoj blizini Mlečnog puta, naše galaksije. Fermijev gama-zraci svemirski satelit sa teleskopom, koji je u vlasništvu NASA-e, lansiran u junu 2008. godine, je dizajniran delom radi potrage za takvim prvobitnim crnim rupama koje isparavaju. Međutim, ako teoretska Hokingova radijacija ne postoji stvarno, takve prvobitne crne rupe bi bile vrlo teške, ako ne i nemoguće, za otkrivanje u svemiru zbog svoje male veličine i zbog manjka velikog gravitacionog uticaja. Predloženo je[3][4] da bi mala crna rupa koja prolazi kroz Zemlju proizvela akustični signal koji bi se mogao otkriti. Zbog svog malenog prečnika, velike mase u poređenju sa nukleonom, i relativno velikom brzinom, takve prvobitne crne rupe bi prosto prešle Zemlju nepresečene, sa samo par udara u nukleone, izašavši iz planete bez ikakvih nuspojava.
Drugi način za otkrivanje prvobitnih crnih rupa jeste potraga za talasanjima na površinama zvezda. Ako bi crna rupaprošla kroz zvezdu, njena gustina bi izazvala vidljive vibracije.[5]
Implikacije[uredi | uredi izvor]
Isparavanje prvobitnih crnih rupa je predloženo kao jedno od mogućih objašnjenja za prasak gama-zraka. Ovo objašnjenje se, međutim, smatra najmanje mogućim. Drugi problemi za koje su prvobitne crne rupe predložene kao rešenje su problem tamne materije, kosmološki problem domena zida,[6] i kosmološki problem magnetskog monopola.[7] S obzirom da prvobitne crne rupe ne moraju biti male (mogu biti bilo koje veličine), prvobitne crne rupe takođe mogu biti i doprinosioci kasnijem formiranju galaksija.
Čak i ako ne predstavljaju rešenje za ove probleme, mali broj prvobitnih crnih rupa (godine 2010. je potvrđeno postojanje samo dve prvobitne crne rupe) pomaže kosmolozima stavljajući ograničenje na spektar gustine fluktuacija u ranim danima univerzuma.
Teorija struna[uredi | uredi izvor]
Opšta teorija relativiteta predviđa da bi najmanje prvobitne crne rupe do sada isčezle, ali kada bi postojao četvorodimenzionalni prostor - kao što predviđa teorija struna – uticale bi na to kako se granitacija ponaša na malim skalama i usporava njihovo isčezavanje vrlo uspešno.[8] To bi moglo da znači da postoji nekoliko hiljada prvobitnih crnih rupa u našoj galaksiji. Da bi testirali ovu teoriju, naučnici će koristiti Fermi svemirski teleskop sa gama-zracima, koji je NASA lansirala u orbitu 11. juna 2008. godine. Ako uoče specifične male obrasce smetnji u okviru praska gama-zraka, to bi mogao biti prvi indirektni dokaz o postojanju prvobitnih crnih rupa u teoriji struna.
Reference[uredi | uredi izvor]
- ^ Kesden, Michael; Hanasoge, Shravan (2011). „Transient solar oscillations driven by primordial black holes”. Physical Review Letters. 107 (11): 111101. Bibcode:2011PhRvL.107k1101K. PMID 22026654. S2CID 20800215. arXiv:1106.0011v1
. doi:10.1103/PhysRevLett.107.111101.
- ^ Hawking, S. W. (1977). „The quantum mechanics of black holes”. Scientific American. 236: 34—40. Bibcode:1977SciAm.236a..34H. doi:10.1038/scientificamerican0177-34..
- ^ Khriplovich, I. B.; Pomeransky, A. A.; Produit, N.; Ruban, G. Yu. (2008). „Can one detect passage of a small black hole through the Earth?”. Physical Review D. 77 (6): 064017. Bibcode:2008PhRvD..77f4017K. S2CID 118604599. arXiv:0710.3438 . doi:10.1103/PhysRevD.77.064017.
- ^ Khriplovich, I. B.; Pomeransky, A. A.; Produit, N.; Ruban, G. Yu. (2008). „Passage of small black hole through the Earth. Is it detectable?”. arXiv:0801.4623 .
- ^ „Prvobitne crne rupe su sijale”. Space.com. 26. 9. 2011.
- ^ Stojković, D.; K. Friz i Dž. D. Starkman (2005). „Rupe u zidovima: prvobitne crne rupe kao rešenje za kosmološki problem domena zida”. Fizički pregled D. 72 (4): 045012. Bibcode:2005PhRvD..72d5012S. S2CID 51571886. arXiv:hep-ph/0505026 . doi:10.1103/PhysRevD.72.045012.
- ^ Stojković, D.; K. Friz (2005). „Crna rupa kao rešenje kosmološkog problema magnetskog monopola”. Fizička pisma B. 606 (3–4): 251—257. Bibcode:2005PhLB..606..251S. S2CID 119401636. arXiv:hep-ph/0403248 . doi:10.1016/j.physletb.2004.12.019.
- ^ MekKi, Megi. (2006) NewScientistSpace.com – Satelit bi mogao da nam otvori vrata ka novoj dimenziji
Literatura[uredi | uredi izvor]
- S. V. Hoking, Commun.Math. Phys. 43 (1975) 199 Arhivirano 2012-12-12 na sajtu Archive.today : Originalni članak u kojem predlaže postojanje radijacije
- D. Pejdž, Phys. Rev. D13 (1976) 198 : Prve detaljne studije mehanizma isčeznuća
- B. Dž. Kar & S. V. Hoking, Mon. Not. Roy. Astron. Soc 168 (1974) 399 : Opisuje veze između prvobitnih crnih rupa i ranog univerzuma
- Barrau, A.; Boudoul, G.; Donato, F.; Maurin, D.; Salati, P.; Taillet, R. (2002). „Antiprotons from primordial black holes”. Astronomy & Astrophysics. 388 (2): 676—687. Bibcode:2002A&A...388..676B. S2CID 17033284. arXiv:astro-ph/0112486 . doi:10.1051/0004-6361:20020313.
- Barrau, A.; Boudoul, G.; Donato, F.; Maurin, D.; Salati, P.; Stéfanon, I.; Taillet, R. (2003). „Antideuterons as a probe of primordial black holes”. Astronomy & Astrophysics. 398 (2): 403—410. Bibcode:2003A&A...398..403B. S2CID 5727582. arXiv:astro-ph/0207395 . doi:10.1051/0004-6361:20021588.
- Barrau, A.; Feron, C.; Grain, J. (2005). „Astrophysical Production of Microscopic Black Holes in a Low–Planck‐Scale World”. The Astrophysical Journal. 630 (2): 1015—1019. Bibcode:2005ApJ...630.1015B. S2CID 6411086. arXiv:astro-ph/0505436 . doi:10.1086/432033.
- Boudoul, G.; Barrau, A. (2002). „Some aspects of primordial black hole physics”. Bibcode:2002astro.ph.12225B. arXiv:astro-ph/0212225 . : Kosmologija sa prvobitnim crnim rupama
- Barrau, A.; Grain, J.; Alexeyev, S. (2004). „Gauss–Bonnet black holes at the LHC: Beyond the dimensionality of space”. Physics Letters B. 584 (1–2): 114—122. Bibcode:2004PhLB..584..114B. S2CID 14275281. arXiv:hep-ph/0311238 . doi:10.1016/j.physletb.2004.01.019.
- Kanti, Panagiota (2004). „Black Holes in Theories with Large Extra Dimensions: A Review”. International Journal of Modern Physics A. 19 (29): 4899—4951. Bibcode:2004IJMPA..19.4899K. S2CID 11863375. arXiv:hep-ph/0402168 . doi:10.1142/S0217751X04018324.