Mini zwarte gaten kunnen zwaartekrachtatomen vormen

Er is een significant verschil tussen astrofysische zwarte gaten en oorspronkelijke. De eerste treden op wanneer enorme sterren instorten om een ​​gebied in de ruimte te creëren waarin de zwaartekracht zo sterk is dat niets kan ontsnappen (daarom zijn ze zwart).

En ze zijn enorm. Degene die in het centrum van onze melkweg zit, wordt verondersteld ongeveer 4 miljoen keer massiever te zijn dan de zon.

Daarentegen zijn oer-zwarte gaten klein, met massa's gemeten in tonnen. Astrofysici geloven dat deze objecten zich tijdens de oerknal in grote aantallen moeten hebben gevormd. Ze denken ook dat oer-zwarte gaten langzaam verdampen en uiteindelijk verdwijnen in een wolk van krachtige gammastraling.

Niemand heeft echter definitief de dood van een oerzwart gat gezien, wat de mogelijkheid openlaat dat er iets anders aan de hand is.

Daarom kwamen Pace VanDevender van Sandia National Labs en Aaron VanDevender vandaag met een alternatief idee. Misschien verdampen oer-zwarte gaten niet. In plaats daarvan interageren deze objecten met nabijgelegen deeltjes om het zwaartekrachtequivalent van atomen te vormen.

Dat is een interessant idee (en zeker niet gekker dan kosmologen gewoonlijk overwegen). Normaal gesproken is de zwaartekracht zo zwak dat deze op de schaal van atomen effectief kan worden genegeerd. Maar dat is niet het geval voor mini-zwarte gaten, die krachten zouden moeten genereren die in staat zijn om atomen in een baan om hen heen te vangen.

Dat roept meteen de grote angst op die gepaard gaat met zwarte gaten: dat ze alle materie op hun pad opeten en snel uitgroeien tot planeetetende monsters. Zullen deze mini-zwarte gaten niet eenvoudig nabijgelegen atomen in de vergetelheid zuigen?

De VanDevenders zeggen dat dit onwaarschijnlijk is. En ze doen een behoorlijk overtuigende poging om uit te leggen waarom. Hun argument is vergelijkbaar met dat wat Planck en anderen gebruikten om de theorie van het atoom in het begin van de vorige eeuw te ontwikkelen.

Het probleem was toen dat, in klassieke theorieën, een elektron dat in een baan om een ​​atoom draait, in de kern zou moeten spiraliseren. Dus in theorie zouden atomen niet moeten bestaan.

De nieuwe theorie van de kwantummechanica loste dit op door het idee van kwantisatie te introduceren, waarbij de kans dat het elektron wordt geabsorbeerd door de kern niet onmogelijk is, maar verdwijnend klein.

De VanDevenders zeggen dat een vergelijkbare situatie zou moeten bestaan ​​voor oer-zwarte gaten, op voorwaarde dat ze klein genoeg zijn. Deze objecten moeten een zwaartekrachtveld hebben dat krachtig genoeg is om objecten zoals neutrale atomen aan te trekken in een baan om hen heen. Maar ze moeten ook een straal hebben die zo klein is dat de kans dat het ronddraaiende atoom het zwarte gat tegenkomt, verwaarloosbaar klein is.

De VanDevenders zeggen dat dit zou moeten gelden voor zwarte gaten met een massa die aanzienlijk kleiner is dan een paar honderd miljard kilogram. En ze gaan verder met een gedetailleerde studie van enkele van de eigenschappen van deze zwaartekrachtatomen.

Sommige zwarte gaten zullen bijvoorbeeld zo klein zijn dat de thermische energie van nabije deeltjes de aantrekkingskracht gemakkelijk zal overwinnen. Deze zwarte gaten zullen materie verstrooien, maar kunnen het niet in schelpen binden. Blijkbaar vallen de zwarte gaten die zouden kunnen worden gevormd in experimenten zoals de LHC in deze categorie.

Grotere mini-zwarte gaten van ongeveer 10 tot 1000 ton kunnen echter neutrale atomen vangen en zouden daarom omringd moeten zijn door schillen van atomen zoals silicium of ijzer.

Deze objecten zouden detecteerbaar moeten zijn als ze de aarde raken. De VanDevenders berekenen dat zo'n zwaartekrachtatoom zou worden ontdaan van zijn baanatomen als het door de aarde zou gaan, waardoor radiofrequentie-emissies zouden ontstaan.

Daarom zou een zoektocht naar elektromagnetische signalen van gravitatie-equivalente atomen zich moeten concentreren op snel bewegende, niet-geïdentificeerde rf-bronnen in de ruimte rond de aarde, zeggen ze.

Dat is iets waar we nu relatief gemakkelijk naar kunnen zoeken. Er kunnen zelfs bestaande gegevens zijn die grenzen zouden kunnen stellen aan de mogelijkheid dat zwaartekrachtatomen bestaan.

Waarschijnlijk de moeite waard om eens te kijken.

Referentie: arxiv.org/abs/1105.0265 : Structuur en massa-absorptie van hypothetische terrestrische zwarte gaten

Je kunt de Physics arXiv Blog nu volgen op Twitter

zich verstoppen