Czarne dziury i czwarty wymiar przestrzenny

W poprzednim wpisie opisałem projekt budowy teleskopu LOFAR, dla którego właśnie znaleziono jeszcze jedno zastosowanie, a mianowicie poszukiwanie błysków radiowych pochodzących od wyparowujących czarnych dziur, które mogą być "owinięte" wokół dodatkowego wymiaru przestrzeni.

Wybitny fizyk teoretyk Stephen Hawking przewidywał, że czarne dziury wyparowują w procesie kwantowym, który zwany jest "parowaniem Hawkinga", a przed całkowitym zniknięciem wybuchają w krótkim impulsie energii. Przewiduje się, że w czasie życia Wszechświata całkowicie wyparować mogły jedynie małe czarne dziury o masach rzędu mas asteroid. Takie czarne dziury mogły powstawać w dużych ilościach w pierwszej sekundzie Wielkiego Wybuchu, gdy cząstki elementarne zbijały się razem pod wpływem ogrmnych energii.

W swojej najnowszej pracy Michael Kavic i inni twierdzą, że takie czarne dziury parując mogą emitować promieniowanie, które jesteśmy w stanie wykryć za pomocą radioteleskopów. Warunkiem jednak jest istnienie we Wszechświecie dodatkowego wymiaru oprócz znanych nam trzech wymiarów przestrzennych i czasu. Dodatkowe wymiary są przewidywane przez teorie (np. teoria strun), które starają się zunifikować teorię grawitacji i mechanikę kwantową.

Jeśli istnieją dodatkowe wymiary, to czarne dziury owijałyby się wokół tych dodatkowych wymiarów, tworząc "czarne struny". Można je wyobrazić sobie jako gumka nałożona na rurkę. Wyparowując czarna dziura stawałaby się zbyt mała, żeby oplatać ten dodatkowy wymiar i "pękałaby" przy udziale pulsu promieniowania elektromagnetycznego.

Gdyby udało się zaobserwować tego typu impuls promieniowania, można by obliczyć wielkość dodatkowego wymiaru. Miałoby to ogromne znaczenie dla modeli kosmologicznych Wszechświata.

Oryginalny artykuł ukaże się w Physical Review Letters - wersja PDF: Transient Pulses from Exploding Primordial Black Holes as a Signature of an Extra Dimension, Michael Kavic, John H. Simonetti, Sean E. Cutchin, Steven W. Ellingson i Cameron D. Patterson

Zdjęcie: Mario Alberto Magallanes Trejo, http://www.mmagallan.com.mx/