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微型黑洞可能在地球岩石中留下隧道
科学家猜测原初黑洞可能留下微型隧道,研究建议在地球和天体中寻找异常低密度的迹象。
研究团队表示,现有方法无效,该是“跳出框架思考”的时候了。
两位富有想象力的宇宙学家带来一个好消息:如果一个原初黑洞穿过你的身体,你很可能不会有生命危险。
这一意外的安慰来自他们对原初黑洞(PBH)的最新假说。PBH是一种理论上的古老微型高密度黑洞。他们的研究已发表于《暗物质物理》12月刊,并自9月起在线可查。研究提出,PBH的证据可能存在于空心天体中,甚至在地球上的物体中。
“我们需要跳出框架思考,因为过去寻找PBH的尝试都没有成功。”研究的共同作者、布法罗大学的Dejan Stojkovic在一份声明中说道。
常规黑洞通常形成于恒星塌缩之后,而原初黑洞可能是在宇宙大爆炸后不久,密集空间区域坍缩时形成的——那时甚至连恒星都不存在,因此称为“原初”。
科学家们已经提出PBH存在的理论数十年,但尚未观测到实际案例。一些学者甚至推测PBH可能就是暗物质(宇宙85%质量的神秘物质)。研究中指出,“微型PBH或许是早期宇宙中最有趣的遗迹。”
Stojkovic及其同事计算发现,一个质量为2.2×10192.2×1019磅的高速PBH穿过固体物体时,会留下一个0.1微米厚的隧道。这种隧道虽小,但借助强显微镜可见,从而为检测PBH存在提供线索。
研究还指出,越古老的物体越可能存在PBH隧道。虽然概率极低(例如一个10亿年岩石被PBH穿过的概率仅为0.000001%),但并非不可能。
“找到这些迹象的机会虽小,但所需资源不多,而潜在回报(首次证实PBH的存在)将极为可观。”Stojkovic解释道。
至于PBH穿过人体的概率,远低于穿过亿年岩石的概率。即使真的发生,研究者认为对人体不会造成显著伤害。人体组织张力较低,因此PBH可能穿过而不会撕裂组织。
“如果一个物体以超音速穿过介质,介质的分子结构来不及响应。”Stojkovic举例道,“丢石头砸窗玻璃可能会碎,但用子弹射击玻璃通常只会留下一个洞。”PBH的速度也让它在穿过身体时释放的动能极小。
Stojkovic与其同事De-Chang Dai(国立东华大学和凯斯西储大学)还建议寻找密度异常低的天体。PBH若穿过有液态核心的天体,如行星或小行星,可能会被困在核心,并吸收液态物质,直到外部撞击将其移除。
“如果天体有液态核心,PBH会吸收密度高于外层固态的核心液体。”Stojkovic解释说。而无液态核心的天体则可能像地球上的固体一样留下微型隧道。
研究者建议天文学家寻找轨道推算密度显著低于预期的天体,尤其是半径小于地球十分之一的天体,因为更大的天体可能会因自身重力坍缩。
尽管这些设想“非常跳脱传统”,研究者强调理论探索的重要性。“过去80年里,地球上最聪明的人都在研究这些问题,却尚未解决。”Stojkovic说,“我们需要的不只是现有模型的延伸,可能是一个全新的理论框架。”
或许普通人无法参与PBH的探索,但如果真的有东西穿过你的身体,这可能是提醒科学界的绝佳时机。