Fenomena teoretis yang diusulkan oleh fisikawan terkenal Stephen Hawking mungkin telah mengubah bentuk alam semesta, mengusulkan penelitian baru.
Pada tahun 1970 -an, Hawking memperkenalkan konsep inovatif: Lubang hitam – Secara tradisional dipandang sebagai entitas kosmik itu menelan – Itu bisa memancarkan radiasi dengan cara yang sama dengan cara objek yang dipanaskan. Fenomena ini, sekarang dikenal sebagai Radiasi HawkingIni masih teoretis karena daya emisi minimum yang dihitung untuk lubang hitam bintang dan supermasif.
Namun, sebuah studi terbaru yang diterbitkan di Jurnal Kosmologi dan Fisika Astropartikel Ini mengusulkan bahwa radiasi yang sulit dipahami ini dapat secara signifikan mempengaruhi struktur awal alam semesta. Para peneliti menyarankan bahwa lubang hitam primer, hipotetis, ada tak lama setelah itu Big BangDia bisa saja mengeluarkan radiasi elang yang intens, meninggalkan jejak kaki yang terdeteksi di kosmos yang kita amati hari ini.
“Kemungkinan yang menarik adalah bahwa alam semesta awal mengalami fase di mana kepadatan energinya didominasi oleh lubang hitam primordial, yang kemudian menguap melalui radiasi menjajakan,” tulis para ilmuwan dalam penelitian mereka. “Ini adalah konsekuensi umum dari lubang hitam primer ultra ringan […]karena bahkan banyaknya obdinya yang kecil dari benda -benda semacam itu akan dengan cepat mendominasi alam semesta saat meluas. “
Menguraikan Radiasi Hawking
Pekerjaan seminal Hawking sebagian menggabungkan bingkai matematika jenderal Relativitas Dan Mekanika kuantum – Dua teori fisika mendasar yang belum sepenuhnya disatukan – untuk mengeksplorasi fisika lubang hitam. Dia menemukan bahwa lubang hitam, begitu mereka percaya bahwa mereka adalah perangkap yang tidak dapat dihindari, sebenarnya bisa memancarkan partikel, termasuk foton (cahaya).
Penting untuk menyoroti bahwa laju emisi berkurang seiring dengan meningkatnya massa lubang hitam, yang berarti bahwa lubang hitam yang terbentuk dari collapser, serta yang supermasif yang menjangkar galaksi, akan menyinari dengan sangat lemah sehingga radiasi penjual mereka tidak mungkin dideteksi dengan instrumen saat ini.
Namun, secara luas diyakini bahwa di alam semesta awal, lubang hitam yang jauh lebih kecil bisa terbentuk, masing -masing dengan massa kurang dari 100 ton. Panggilan ini lubang hitam primordial Dia akan memancarkan partikel dengan kecepatan yang cukup signifikan untuk mempengaruhi struktur kosmik seperti galaksi dan kelompok.
“Beberapa skenario kosmologis memprediksi pembentukan lubang hitam di alam semesta awal,” tulis para penulis. “Misalnya, lubang hitam primordial mungkin telah terbentuk dari keruntuhan gravitasi daerah yang padat.”
Secara khusus, radiasi elang dari lubang hitam primer ini akan mencakup semua jenis partikel, termasuk partikel hipotetis yang berinteraksi lemah dengan partikel yang diketahui yang dijelaskan oleh model standar. Ini menyiratkan bahwa radiasi ini dapat menawarkan cara unik untuk mempelajari partikel -partikel yang sulit dipahami ini, yang mungkin tidak mungkin diproduksi dalam akselerator partikel.
Selidiki dampak lubang hitam primer
Menggunakan persamaan relativitas umum Einstein, tim peneliti menganalisis beberapa partikel dengan massa dan belokan yang berbeda untuk menentukan dampaknya pada distribusi subjek alam semesta. Misalnya, jika ada banyak partikel gerakan cahaya dan cepat, mereka dapat mencegah pembentukan galaksi kecil, karena partikel -partikel semacam itu akan mengalami kesulitan mengumpulkan dalam jumlah yang cukup untuk membentuk struktur yang padat. Tim juga menyelidiki kemungkinan efek lain yang bisa dimiliki partikel -partikel ini.
“Jika salah satu dari partikel -partikel ini stabil dan bertahan sampai hari ini, kami menyebutnya peninggalan menjajakan,” para peneliti menjelaskan dalam artikel mereka. “Hawking tanpa peninggalan massal akan berkontribusi pada anggaran radiasi kosmik […] dan dapat dideteksi dalam pengukuran dana gelombang mikro kosmik. “
Para ilmuwan dengan cermat memeriksa bagaimana peninggalan Hawking dapat mempengaruhi struktur kosmik saat ini. Meskipun mereka tidak menemukan bukti langsung dari peninggalan ini, analisis mereka memungkinkan mereka untuk membatasi sifat -sifat partikel dan lubang hitam primer yang dapat memancarkannya.
“Jika ada sejumlah besar lubang hitam penguapan selama periode di mana inti pertama terbentuk, jumlah inti atom yang diprediksi di alam semesta akan salah,” tulis para fisikawan. “Oleh karena itu, kami mensyaratkan bahwa lubang hitam primer menguap sebelum periode ini, yang memberi kami batas atas dalam massa lima ratus ton.”
Tim juga mengeksplorasi hipotesis bahwa peninggalan Hawking dapat membentuk materi gelap, yang mewakili sekitar 85% dari semua subjek di alam semesta. Temuannya menunjukkan bahwa peninggalan hawking bukanlah permainan yang bagus Materi gelap.
“Kami membangun bahwa kelimpahan peninggalan elang hangat kurang dari 2% dari materi gelap, bahkan jika lubang hitam primer menghasilkan beberapa jenis partikel relik yang berbeda,” kata para ilmuwan.
Perspektif masa depan
Meskipun pengamatan saat ini belum mengkonfirmasi keberadaan relik Hawking, para peneliti tetap optimis. Mereka percaya bahwa instrumen yang akan datang dengan presisi yang lebih baik dapat mendeteksi peninggalan ini, sehingga memvalidasi keberadaan radiasi vendor dan lubang hitam primer dan memungkinkan studi eksperimental dari sifat mereka.
“Penemuan peninggalan Hawking akan membuka jendela ke keadaan termal [early] semesta […]”Tim menulis.” Ini tidak hanya penting untuk kosmologi alam semesta awal, tetapi juga membuka perbatasan baru fisika partikel di luar model standar dan akan memberikan bukti pertama pengamatan untuk menjual radiasi, penguapan lubang hitam dan lubang hitam primer. “
Singkatnya, sementara radiasi hawking tetap menjadi konstruksi teoretis, peran potensial dalam konfigurasi struktur awal alam semesta menawarkan cara yang meyakinkan untuk penelitian. Studi tentang lubang hitam primer dan sisa -sisa mereka dapat memberikan visi yang mendalam tentang kosmologi dan fisika partikel, sehingga bergabung dengan kesenjangan dalam pemahaman kita tentang masa kanak -kanak alam semesta.
