Ursprungliga svarta hål och deras inverkan på jordens omloppsbana • Earth.com

By | February 3, 2024

Ett team av forskare från Massachusetts Institute of Technology (MIT) har gett sig ut på en resa för att förstå de potentiella effekterna av primordiala svarta hål (PBH) på himlakropparna i vårt solsystem.

Ursprungliga svarta hål, hypotetiska rester av det tidiga universum, kunde passera nära planeter, månar, asteroider och kometer och subtilt påverka deras banor.

Heltäckande modell

För att utforska denna möjlighet byggde teamet en detaljerad simulering som täcker alla åtta planeter i solsystemet, cirka 300 planetariska satelliter inklusive månar, mer än 1,3 miljoner asteroider och nästan 4 000 kometer.

Denna omfattande modell tog också hänsyn till förekomsten av obehörig PBH för att utvärdera dess inverkan.

orbital störning

Resultaten av denna omfattande simulering avslöjar att även en PBH med en massa som är jämförbar med den för en asteroid, om den vågade sig inom två astronomiska enheter från solen, skulle kunna inducera en lätt orbital störning.

Denna störning, eller “wobble”, kan förskjuta planeternas och deras månars banor med upp till flera fot.

Forskarna var dock snabba med att klargöra att en sådan svängning, även om den var betydande i kosmisk mening, inte skulle få katastrofala konsekvenser för jorden eller dess grannar i solsystemet.

Bredare implikationer

Implikationerna av denna studie går utöver att förstå de dynamiska interaktionerna inom vårt solsystem.

Forskargruppen fokuserar nu på att utveckla sofistikerade metoder för att upptäcka dessa gravitationssvängningar.

Denna ansträngning drivs av det bredare målet att tillhandahålla de första påtagliga bevisen för existensen av mörk materia, en mystisk komponent som fysiker uppskattar utgör cirka 85 % av all materia i universum.

Trots sin allestädes närvarande närvaro har mörk materia undgått direkt upptäckt och är fortfarande ett av fysikens djupaste mysterier.

Gravitationsstörningar

Genom att noggrant mäta eventuella gravitationsstörningar som ändrar avståndet från jorden till månen och undersöka förändringar i andra väldokumenterade omloppsförhållanden inom vårt solsystem, hoppas forskare kunna identifiera förekomsten av små, men otroligt täta, mörk materia partiklar vid hans steg. .

Detta tillvägagångssätt representerar en ny strategi i sökandet efter upptäckt av mörk materia, och drar fördel av den naturliga dynamiken i vårt solsystem som ett kosmiskt laboratorium.

Om det lyckas kan det förebåda en ny era i vår förståelse av universums grundläggande sammansättning, och kasta ljus över ett av de mest svårfångade ämnena i kosmologin.

Ursprungliga svarta hål

Som diskuterats ovan är primordiala svarta hål ett hypotetiskt fenomen som föreslagits på 1960-talet, skilt från de som bildas av stjärnors gravitationella kollaps.

Träning

Till skillnad från stjärnsvarta hål tros ursprungliga svarta hål ha bildats i det tidiga universum, mindre än en sekund efter Big Bang, under perioder av snabb expansion och hög densitet.

Dessa förhållanden kunde ha fått områden med tät materia att kollapsa direkt i svarta hål, utan att gå igenom en stjärnlivscykel.

Storleken på ursprungliga svarta hål

Massan av ursvarta hål kan variera kraftigt, från så liten som en liten asteroid till många gånger solens massa.

Detta breda intervall beror på att de skulle ha bildats från densitetsfluktuationer i det tidiga universum, vilket gav upphov till en mångfald av initiala förhållanden och storlekar.

Mörk materia

Ursprungliga svarta hål är av intresse inte bara för deras potentiella roll i kosmologi och astrofysik, utan också för de insikter de kunde erbjuda i det tidiga universums fysik och allmänna relativitetsteori.

Till exempel skulle de kunna ge ledtrådar om mörk materias natur och fördelningen av massa i det tidiga universum.

Bevis för ursprungliga svarta hål

Trots omfattande sökningar har ursprungliga svarta hål ännu inte observerats direkt och deras existens är fortfarande spekulativ.

Forskare fortsätter att leta efter indirekta bevis på deras närvaro, såsom effekterna av deras gravitationsfält på ljuset från avlägsna stjärnor eller gravitationsvågorna som produceras av deras sammanslagning.

Mörk materia och ursprungliga svarta hål

En osynlig kraft går genom kosmos, formar galaxer, böjer ljusets väg och håller samman rymdens väv.

Som nämnts ovan är denna osynliga kraft känd som mörk materia, en term som fångar gåtan med dess natur och den djupa inverkan den har på vår förståelse av universum.

Till skillnad från vanlig materia, som utgör stjärnor, planeter och allt vi kan se eller röra, sänder, absorberar eller reflekterar mörk materia inte ljus, vilket gör det helt osynligt och upptäckbart endast genom dess gravitationseffekter.

Historiska upptäckter och observationer.

Forskare föreslog först förekomsten av mörk materia på 1930-talet, när den schweiziske astronomen Fritz Zwicky observerade att galaxer inom Coma-klustret rörde sig mycket snabbare än vad synlig materia ensam kunde förklara.

Denna diskrepans antydde närvaron av en betydande mängd osynlig massa som utövar gravitationskrafter på dessa galaxer.

Decennier senare bekräftade nya observationer av galaxrotationskurvor att stjärnor vid kanterna av galaxer kretsade med hastigheter som bara inte kunde förklaras av synlig materias gravitationskraft.

Detta var ett avgörande ögonblick, vilket förstärkte hypotesen att mörk materia är en grundläggande komponent i universum.

Utbredd påverkan av mörk materia

Mörk materia tros utgöra cirka 85 % av den totala materien i universum, en svindlande siffra som understryker dess betydelse i kosmisk struktur.

Dess närvaro härleds från dess gravitationseffekter på galaxernas rörelser, ljusets krökning (gravitationslinsning) och dess roll i det kosmiska nätverket som strukturerar universum.

Dessa observationer pekar på ett universum fullt av mörk materia, som påverkar bildandet och utvecklingen av galaxer och galaxhopar.

Förstå mörk materia genom att studera ursprungliga svarta hål

Trots dess utbredda inflytande förblir den sanna naturen hos mörk materia ett av de mest övertygande mysterierna inom fysik och kosmologi.

Forskare har föreslagit flera kandidater för mörk materia, allt från svagt interagerande massiva partiklar (WIMP) till sterila axioner och neutriner.

Dessa teoretiska partiklar har ännu inte upptäckts direkt, men experiment runt om i världen söker efter dem med ökande känslighet.

Anläggningar som Large Hadron Collider (LHC) och underjordiska laboratorier ligger i spetsen för denna sökning, vars mål är att upptäcka hemligheterna bakom mörk materia.

Att förstå mörk materia är avgörande för vår förståelse av universums grundläggande lagar och bildandet av kosmiska strukturer. Sökandet efter mörk materia förkroppsligar andan av vetenskaplig utforskning, som driver forskare att utforska det okända och utmana vår förståelse av den naturliga världen.

När teknologin går framåt och våra observationsmetoder blir mer sofistikerade, som med sökandet efter ursprungliga svarta hål, kommer vi närmare att låsa upp mysteriet med denna mystiska, osynliga kraft.

—–

Gillar du det du läser? Prenumerera på vårt nyhetsbrev för att få intressanta artiklar, exklusivt innehåll och de senaste uppdateringarna.

—–

Besök oss på EarthSnap, en gratis app från Eric Ralls och Earth.com.

—–

Leave a Reply

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