Ensisijainen musta aukko on hypoteettinen musta aukko , joka ei muodostu suuren tähden painovoiman romahtamisen seurauksena, vaan supertiheässä aineessa universumin alkuperäisen laajenemisen aikaan .
Big Bang -mallin mukaan ns. Planckin aikakauden jälkeen maailmankaikkeuden paine ja lämpötila olivat superkorkeat [1] . Näissä olosuhteissa yksinkertaiset aineen tiheyden vaihtelut olivat riittävän suuria aiheuttamaan mustia aukkoja. Vaikka useimmat tiheästi sijaitsevat alueet ovat siirtyneet pois toisistaan universumin laajenemisen vuoksi , alkuperäiset mustat aukot olisivat pysyneet vakaina, mutta ne olisivat voineet säilyä nykypäivään.
Kosmologit ovat ehdottaneet, että alkuperäiset mustat aukot, joiden massa vaihtelee 10 14 kg - 10 23 kg [2] , voivat muodostaa pimeää ainetta [3] [4] . Nämä ovat raskaimmat ehdokkaat pimeän aineen hiukkasten rooliin [5] . Mustat aukot, joilla on tällaisia massoja (tyypillinen asteroidimassaalue ), sisältävät esineitä, jotka ovat tarpeeksi pieniä selviytyäkseen nykypäivään, mutta kuitenkin riittävän suuria huomioimaan havaitun gravitaatiolinssin vaikutuksen .
Yksi mahdollinen tapa havaita alkuperäisiä mustia aukkoja on seurata niiden Hawking-säteilyä . Stephen Hawking ehdotti vuonna 1974, että galaksimme galaktisella haloalueella voisi olla suuri määrä pieniä alkuperäisiä mustia aukkoja . Hypoteesin mukaan kaikki mustat aukot lähettävät Hawking-säteilyä määrässä, joka on kääntäen verrannollinen niiden massaan. Kun tämä säteily pienentää niiden massaa, hyvin pienimassaiset mustat aukot "haihtuvat" nopeasti ja tuottavat viimeisessä vaiheessa miljoonien megatonnien vetypommiräjähdyksen vastaavan räjähdyksen [6] . Toisaalta vakaa musta aukko, jonka massa on noin 3 aurinkomassaa, ei voi menettää massaansa universumin olemassaolon aikana (tähän kestää noin 10 69 vuotta). Mutta koska alkuperäisiä mustia aukkoja ei muodostu tähtien romahtamisesta, ne voivat olla minkä kokoisia tahansa, ja mustan aukon, jonka massa on noin 10 11 kg, elinikä on suunnilleen yhtä suuri kuin maailmankaikkeuden ikä (noin 13 miljardia). vuotta). Jos tällaisia pienimassaisia mustia aukkoja syntyi riittävä määrä alkuräjähdyksen aikana, meidän pitäisi pystyä havaitsemaan joitakin niistä tänään. NASAn satelliitista kesäkuussa 2008 laukaisu Fermi Gamma Ray -avaruusteleskooppi suunniteltiin erityisesti etsimään "haihtuvia" alkuperäisiä mustia aukkoja. Mutta jos Hawking-säteilyä ei todellisuudessa ole olemassa, alkuperäisten mustien aukkojen havaitseminen olisi erittäin vaikeaa, ellei mahdotonta, niiden pienen koon ja painovoiman vuoksi .
On ehdotettu [7] [8] , että mikroskooppiset mustat aukot, joiden massa on luokkaa nukleonia ja valtavia nopeuksia, voivat tunkeutua vapaasti Maan läpi ilman sille haitallisia seurauksia tuottaen samalla havaittavan akustisen signaalin.
Toinen tapa havaita alkuperäisiä mustia aukkoja on tarkkailla tähtien pintaa . Jos musta aukko kulkee näkyvän tähden läpi, sen tiheys voi kokea havaittavia vaihteluita [9] [10] .
Alkuperäisten mustien aukkojen haihtumista on ehdotettu yhdeksi mahdolliseksi selitykseksi gammapurkauksille . Muita kosmologisia ongelmia, jotka voitaisiin ratkaista alkuperäisillä mustilla aukoilla, ovat pimeän aineen ongelma, kosmologisen alueen seinän ongelma [11] ja kosmologinen monopoliongelma [12] . Koska alkuperäiset mustat aukot voivat olla minkä kokoisia tahansa, kysymys niistä on tärkeä myös galaksien syntymistä harkittaessa .
Vaikka alkuperäisten mustien aukkojen tutkimus ei ratkaisisi yllä olevia ongelmia, tunnistetut mustat aukot (vuodesta 2010 lähtien vahvistetaan vain kahden keskimassaltaan olevan mustan aukon olemassaolo ) antavat sinun asettaa rajat tiheysvaihteluiden spektrille maailmankaikkeuden olemassaolon alkuvaiheessa.
Yleisen suhteellisuusteorian mukaan pienimpien ikimustien aukkojen olisi pitänyt "haihtua" tähän mennessä, mutta jos ne sijaitsevat neliulotteisessa avaruudessa , jossa, kuten joutoteoria ennusti , painovoima ei vaikuta pienissä mittakaavassa, tämä "hidastaa haihtumista erittäin merkittävästi" [13] . Tämä voi tarkoittaa, että galaksissamme on tällä hetkellä useita tuhansia ikimuistoisia mustia aukkoja. Tämän teorian testaamiseen käytetään NASAn satelliitista kesäkuussa 2008 laukaista Fermi Gamma Ray -avaruusteleskooppia . Tietyn gammapurskeiden interferenssikuvion ilmaantuessa tämä voi olla ensimmäinen epäsuora vahvistus primordiaalisten mustien aukkojen ja merkkijonoteorian olemassaolosta.
| Mustat aukot | |||||
|---|---|---|---|---|---|
| Tyypit | |||||
| Mitat | |||||
| koulutus | |||||
| Ominaisuudet | |||||
| Mallit |
| ||||
| teorioita |
| ||||
| Tarkat ratkaisut yleisessä suhteellisuusteoriassa |
| ||||
| liittyvät aiheet | |||||
| Luokka: Mustat aukot | |||||