Біздің мақалаларымыздағы сілтемелер арқылы сатып алу жасаған кезде, Future және оның дистрибьюторлық серіктестері комиссия алуы мүмкін.
Бұл суретте қара құрдымның ақ құрдымға айналғанға дейінгі және кейінгі көрінісі көрсетілген. | Роберт Ли (Canva-мен жасалған)
Жаңа зерттеулер Үлкен жарылыс кезінде пайда болған қара құрдымдар бұрын ойлағаннан әлдеқайда ұзақ өмір сүруі мүмкін екенін көрсетеді. Шын мәнінде, бұл кішкентай алғашқы қара құрдымдар адамның қасының түктерінің массасындай энергиялы ақ құрдымдарға айналу үшін жеткілікті ұзақ өмір сүруі мүмкін.
Алғашқы қара құрдымдар Үлкен жарылыстан кейін әлемді толтырған өте ыстық және тығыз материяның ауытқуы нәтижесінде пайда болған деп есептеледі. Бұл біз білетін жұлдыздық немесе «астрофизикалық» қара құрдымдармен – мысалы, ... алғашқы қара құрдымдар анықталмаған және сондықтан гипотетикалық болып қала береді.
Көптеген ғалымдар астрофизикалық қара құрдымдарды анықтай алмау олардың булануына және 13,8 миллиард жылдық ғарышта енді жоқ болуына байланысты деп санайды. Бұл мүмкін, себебі қара құрдымдар 1970 жылдары Стивен Хокинг ұсынған «Хокинг радиациясы» деп аталатын жылулық сәулелену түрін шығарады деп есептеледі. Қара құрдымның массасы неғұрлым аз болса, соғұрлым ыстық болады, сондықтан ол Хокинг радиациясын соғұрлым тез шығарады және соғұрлым тез буланады, бұл процесс жарылыспен аяқталады деп есептеледі.
Күннің массасынан жүздеген есе үлкен жұлдыздық массалы қара құрдымдар энергияны баяу «ағып» кетуге және Әлемнің өзінен бірнеше есе ұзақ өмір сүруге жеткілікті үлкен және салқын; екінші жағынан, массасы әлдеқайда аз алғашқы қара құрдымдар онша сәтті емес - немесе біз солай ойладық. Эберли ғылым колледжінің зерттеушісі Даниэль Парайсо және оның әріптестері дұрыс массадағы алғашқы қара құрдымдардың бұл процестен аман қалуының және таңғажайып трансформациядан өтуінің жолын ұсынады.
«Біз қара құрдымдардың өмір сүру ұзақтығы бұрын ойлағаннан әлдеқайда ұзақ екенін анықтадық», - деді Парайсо Space.com сайтына. «Біз ашқан құбылыстар алғашқы ғаламда пайда болуы мүмкін қара құрдымдармен байланысты. Бұл нысандар әлі байқалған жоқ, бірақ оларды іздеу қараңғы материя кандидаттарын іздеу ретінде өзекті тақырып болып табылады. Қара құрдымдар өздерінің өлімін термиялық Хокинг сәулесін шығару арқылы бастайды. Жұмбақ - олар шамамен 20 микрограмм болатын Планк массасына жеткенде не болатынында».
Бүрге жұмыртқасының көлеміндей қара құрдым.
Планк массасы, шамамен 0,000000022 килограмм, физикадағы массаның негізгі бірлігі болып табылады және өте маңызды болып саналады, себебі дәл осы кезде субатомдық бөлшектер мен кванттық физиканы реттейтін ережелер, сондай-ақ гравитация мен жалпы салыстырмалылық теориясын тұтастай алғанда реттейтін ережелер бірдей маңызды бола бастайды. Физиктер мұны кез келген жеке элементар бөлшектің массасының жоғарғы шегі деп санайды, бұл шектен асатын кез келген бөлшек құлап, микроскопиялық қара құрдым жасайды.
Жалпы тілмен айтқанда, Планк массасы шамамен адамның қасының түктеріне немесе бүрге жұмыртқасына тең, ол желе бұршағынан елу мың есе жеңіл.
Парайсо алғашқы қара құрдым Планк массасына буланып, Планк қара құрдымына айналғаннан кейін бірнеше мүмкін болатын тағдырлар бар екенін түсіндірді. Оларға қара құрдымның табиғатын анықтайтын сыртқы шекараның – жарықты немесе электромагниттік сәулеленуді ұстайтын аймақтың, оқиға көкжиегінің жоғалуы жатады. «Біз Планк өлшеміндегі қара құрдымның жойылуын зерттеп жатқан механизм – сәулеленуді ұстайтын көкжиектің біртіндеп жоғалуы», - деді Парайсо.
Топ орташа өлшемді астероидтың бастапқы массасы шамамен 1 миллиард тонна болатын алғашқы қара құрдымның шамамен бір миллиард жыл ішінде ыдырайтынын және Планк массасына жеткенше термиялық Хокинг сәулесін шығаратынын көрсететін математикалық есептеулер жүргізді. Дегенмен, массасы небәрі 1 тонна болатын алғашқы қара құрдым бірден жарылып, Планк массасына бірден жетеді. Зерттеу нәтижелерін алдыңғы жұмыстан ажырататын нәрсе - осыдан кейін болатын нәрсе. «Біздің нәтижелеріміз жаңа нәрсені болжайды: бұрынғы пайымдаулар қалған 20 микрограммның кем дегенде 1 секундта шығарылатынын көрсетті; біздің бағалауымыз бұл 20 микрограмм қалдықтарының іс жүзінде тұрақты екенін көрсетеді», - деп түсіндіреді Парайсо. «Қара құрдым 20 микрограмм шегіне жеткенде, біз оның ақ құрдымға ұқсас мінез-құлыққа байланысты тазартқыш сәуле шығара бастайтынын анықтаймыз [бұл атау Әлемнің кванттық күйін «тазартады» деп есептелетіндіктен берілген].».
«Сонымен, ақ құрдымның жанындағы физикалық процестерді әлі білмесек те, айтарлықтай қашықтықта дәл осындай қасиеттері бар нысанды табамыз».
Ақ құрдымның, «уақыт бойынша кері бұрылған қара құрдымның» иллюстрациясы, материяны өзінен шексіз итеріп жібереді. | Роберт Ли (Canva-мен жасалған)
Ақ құрттар - физикадағы тағы бір гипотетикалық құрылым, ол қара құрттар сияқты материя мен сәулеленуді өз ішінде ұстаудың орнына, материя мен сәулеленуді шексіз итеріп жіберетін «уақыт бойынша кері қара құрт» деп есептеледі.
Ақыры ақ құрттарға айналуы мүмкін осы алғашқы қара құрттардың тағдыры туралы кез келген болжам жасау үшін жалпы салыстырмалылық теориясы мен кванттық механиканы біріктіретін, 20 ғасырдың басынан бері физиктердің назарынан тыс қалған «кванттық гравитация» деп аталатын теория қажет болады.
«Қара құрдымнан алыс физика туралы қарапайым физикалық болжамдар бізге олардың өмір сүру ұзақтығы және 20 микрограммдық ақ құрдымға ұқсас тұрақты фазаға өту туралы көп нәрсе айта алады», - деді Парайсо. «Біз бұл қасиеттерді тек кванттық тартылыстың минималды элементтерін пайдаланып шығара алатынымыз таңқаларлық».
Топтың зерттеуінің алдын ала сараптамалық нұсқасы arXiv зерттеу репозиторийінің веб-сайтында қолжетімді.