Inti atom Lubang Hitam

Materi gelap adalah bahan yang tak terlihat yang memancarkan atau menyerap cahaya namun mengkhianati kehadirannya dengan berinteraksi gravitasi dengan materi yang terlihat. Gambar ini dari Dark Universe menunjukkan distribusi materi gelap di alam semesta, seperti yang disimulasikan dengan algoritma baru, resolusi tinggi di Institut Kavli Partikel Astrofisika & Kosmologi di Stanford University dan SLAC National Accelerator Laboratory. Kredit: © AMNH Lihat gambar ukuran besar

Materi gelap, hal-hal yang tak terlihat dan misterius yang membuat sebagian besar alam semesta material, mungkin bersembunyi dirinya dalam lubang hitam mikroskopis, kata tim astrofisikawan Rusia.
Tidak ada yang tahu apa materi gelap adalah. Tetapi para ilmuwan tahu bahwa itu harus ada, karena tidak ada materi yang terlihat cukup dalam kosmos untuk menjelaskan semua gravitasi yang mengikat galaksi dan struktur skala besar lainnya bersama-sama.

Para astronom telah pada berburu untuk materi gelap selama beberapa dekade sekarang, menggunakan detektor baik di Bumi dan di ruang angkasa. Hipotesis baru, yang dirumuskan oleh astrofisikawan Vyacheslav Dokuchaev dan Yury Eroshenko di Institut Riset Nuklir dari Akademi Ilmu Pengetahuan Rusia di Moskow, menunjukkan bahwa materi gelap bisa dibuat dari mikroskopis - atau kuantum - ". Atom lubang hitam" [ The Hunt untuk Dark Matter: Images and Photos ]
Konsep ini tidak sepenuhnya baru; orang lain telah menyarankan bahwa berbagai jenis miniatur lubang hitam bisa membuat materi gelap, yang dinamakan demikian karena ternyata tidak menyerap atau memancarkan cahaya, dan dengan demikian tidak dapat dideteksi secara langsung oleh teleskop.
Fisikawan juga telah lama percaya bahwa lubang hitam mikroskopis harus ada di alam semesta awal, karena fluktuasi kuantum dalam kepadatan materi hanya setelah Big Bang akan menciptakan wilayah ruang yang cukup padat untuk memungkinkan pembentukan lubang hitam kecil tersebut.
Beberapa peneliti percaya bahwa alam semesta masih bisa penuh seperti " lubang hitam primordial . "

Para astronom tahu lebih banyak tentang apa materi gelap tidak dari apa yang sebenarnya. Lihat apa yang para ilmuwan tahu materi tentang gelap dalam SPACE.com Infographic .
Kredit: Karl Tate, SPACE.com Infografis Artis

Lihat gambar ukuran besar

Enigmatic 'friedmons'
Studi baru yang dilakukan Dokuchaev dan Eorshenko menunjukkan jenis tertentu lubang hitam kuantum mungkin ada: disebut atom lubang hitam. Lubang hitam mikroskopis awalnya akan memiliki muatan listrik, kata para peneliti. Biaya ini akan menarik proton atau elektron, meninggalkan lubang hitam kecil netral, seperti sebuah atom.
Idenya sebagian didasarkan pada "teori friedmon" diusulkan pada 1970-an oleh fisikawan Rusia terkemuka Moisei Markov, dan Valeri Frolov dari University of Alberta di Kanada.
Sebuah friedmon adalah solusi matematika dari persamaan medan Einstein, yang merupakan konstituen utama dari teori relativitas umum . Untuk seorang pengamat eksternal, friedmon terlihat seperti blackhole mikro dengan biaya anelectric sama dengan elektron.
Namun, interior friedmon bisa menjadi makroskopik besar - sampai dengan ukuran alam semesta, Frolov, yang tidak terlibat dalam penelitian baru, kepada Space.com.
Dan friedmon dengan sebuah elektron yang bergerak di sekitar itu mirip dengan sebuah atom, ia menambahkan.
Markov dan Frolov pernah membuat hubungan antara friedmon dan materi gelap. Tapi Dokuchaev mengatakan bahwa atom lubang hitam seperti yang netral harus memiliki sifat yang sama bahwa materi gelap diperkirakan miliki.
Lubang hitam akan memiliki sekitar massa yang sama sebagai asteroid, dari 10 ^ 14 kilogram sampai 10 kilogram ^ 23, tapi lebih kecil dari atom. Interaksi mereka dengan materi biasa juga akan sangat lemah - bahkan lebih lemah daripada neutrino, kata para peneliti.
Lubang hitam kuantum karena itu akan menjadi gelap, besar, non-berinteraksi partikel - dengan sifat yang "" salah satu kebutuhan untuk calon materi gelap, "" tulis Dokuchaev dan Eroshenko menulis dalam sebuah makalah yang diterbitkan pada bulan Maret di jurnal kemajuan dalam Fisika Energi Tinggi .
Materi gelap Elusive
Tapi Frolov tidak berpikir bahwa ide cukup bekerja.
"Menggunakan [friedmons] untuk penjelasan materi gelap terlihat bertentangan. Materi gelap harus dibentuk WIMP (berinteraksi lemah partikel masif), sedangkan atom friedmon 'berpartisipasi' dalam interaksi elektromagnetik," katanya.
"Mungkin karena alasan ini, Dr. Dokuchaev diusulkan untuk 'menempatkan' orbit elektron dalam friedmon tersebut. Namun, dalam hal ini konfigurasi friedmon tidak akan distabilkan oleh muatan listrik, dan massa eksternal dapat dikurangi dengan nilai nol," Frolov menambahkan. "Masalah yang belum terpecahkan lain modelnya adalah mekanisme pembentukan friedmon itu. Satu dapat mengharapkan bahwa untuk menghasilkan jumlah yang memadai friedmons untuk menjelaskan materi gelap, di alam semesta awal harus ada inhomogeneities skala kecil besar. Ini sulit yang diharapkan dalam model inflasi standar. "
Kosmolog lain juga memiliki keraguan.
"Biasanya, lubang hitam tidak diharapkan untuk dikenakan dalam lingkungan astrofisika atau kosmologis, karena mereka cepat mendapatkan dinetralisir oleh accreting partikel bermuatan tanda berlawanan - elektron atau proton - dari lingkungan mereka," kata Avi Loeb, seorang astrofisikawan di Universitas Harvard.

Tapi Dokuchaev yakin bahwa konsepnya adalah sama baiknya dengan semua teori materi gelap lainnya; setelah semua, tidak ada yang belum melihat hal ini terlihat misterius.
Atom lubang hitam sekarang bergabung dengan daftar panjang calon partikel materi gelap, dari neutralinos supersymmetric, WIMP dan axions untuk menghangatkan neutrino steril dan banyak lagi, Dokuchaev mengatakan Space.com. Memverifikasi apakah salah satu dari mereka adalah real deal akan membutuhkan penangkapan pertama, ia menambahkan.
Dan bercak atom lubang hitam netral harus mungkin, para peneliti Rusia mengatakan, karena pembentukan benda-benda tak terlihat aneh mungkin menghasilkan sinyal terdeteksi.
Ketika elektron ditarik ke dalam lubang hitam kuantum sehingga atom lubang hitam terbentuk, proses akan melepaskan energi dalam bentuk kilatan sinar kosmik ultra-tinggi-energi, para peneliti menulis. Juga, elektron melompat dari satu tingkat ke yang lain akan melepaskan foton, membuat atom lubang hitam "diamati pada prinsipnya," tambah para peneliti.