Mi történne, ha mini fekete lyuk ütné át a Holdat?

Ugyanúgy működik, de mégis más az idő a Holdon. Mivel az égitestnek nincs légköre, semmi sem mozdul a felszínén, ezért magán viseli a Naprendszer történetének nyomait, de ha elég alaposan nézzük, megtalálhatjuk akár a világegyetem születésének nyomát is.

Bernard Carr és Stephen Hawking hetvenes években keletkezett elmélete szerint az ősrobbanást követően a világegyetem annyira tele volt energiával és annyira sok anyag volt kis helyen, hogy a sűrűség fluktuációja nyomán az ősanyag mindenféle méretű fekete lyukakká omlott össze. A spektrum egyik végén szupermasszív fekete lyukak keletkeztek, a másikon atomnál alig nagyobb fekete lyukak. Hawking és Carr szerint 

Az ősrobbanás során olyan mennyiségben jöttek létre ezek az első fekete lyukak, hogy bizonyos tudományos álláspontok szerint ezekben keresendő a világegyetem túlnyomó részét kitevő sötét anyag. A gond csak az, hogy senki sem tudja biztosan, hogy ezek az ősi fekete lyukak léteznek-e egyáltalán.

Ha léteznek, mondjuk atomi méretben, és valaha egy raj fekete lyuk áthaladt a Naprendszeren, egészen biztosan eltaláltak pár bolygót. Ha a Földdel történt ilyen, annak a nyomai a földtani lemezek mozgása miatt, a víz és a szél eróziója miatt mára eltűntek. Más lenne a dolog, ha a Holdat találja el egy ilyen – annak a nyomát ma is megtalálnánk.

A sötét oldal

A elképzelés gyökere, hogy a galaxisok karjait alkotó csillagok túl nagy sebességgel keringenek a központ körül. A galaxisok ennek ellenére nem szállnak szét, ezért feltételezik, hogy egy ismeretlen eredetű tömegvonzás tartja egyben őket, a tömegvonzás oka pedig a sötét anyag. A sötét anyagot a fizika eddig nem tudta egyértelműen kimutatni. Egy elmélet szerint a sötét anyagot úgynevezett WIMP-részecskék alkotják, amelyek például a neutrínókhoz hasonlóan alig lépnek kölcsönhatásba más anyaggal, de a tömegük a proton ezerszerese.

Ezzel párhuzamosan létezik az időnként eltűnő, majd visszatérő elmélet az ősi fekete lyukakról. Az elképzelés legutóbb 2016-ban tért vissza, amikor a nemzetközi LIGO gravitációshullám-detektor először mutatta ki fekete lyukak ütközését.

A csillagméretű fekete lyukak akkor jönnek létre, amikor egy nagyobb csillag üzemanyaga elfogy és összeroskad. A csillag külsejét egy szupernóvának nevezett hatalmas fényes robbanás viszi le. A csillag magja ezután – mivel képtelen ellenállni a gravitációnak – extrém sűrűségűvé esik össze. A fekete lyuk közepén a gravitáció olyan erős, hogy az eseményhorizontnak nevezett határon semmi sem léphet át, még a fény sem.

A LIGO mérései előtt a csillagászat mintegy a Nap tömegének hússzorosát nyomó fekete lyukakat ismert. A LIGO első mérésében ütköző fekete lyukak az addig ismert legnagyobbak, harminc Nap tömegűek voltak. Az ezt követő mérések hasonló tömegeket mutattak, de olyan is volt közöttük, amelyben a Napnál százszor nagyobb tömegű fekete lyuk vett részt. Az elmélet szerint utóbbi óriások közé tartoznak az ősi fekete lyukak és a Nap tömegénél kisebbek is.

Tudjuk, hogy a legkisebb fekete lyukak mostanra már elpárologtak. A valamivel nagyobbak még létezhetnek, és beazonosíthatók röntgensugárzásuk alapján. Hawking leírta, hogy a fekete lyukak energiát sugároznak és nagyon hosszú idő után elfogynak, majd egy villanással eltűnnek. Azoknak az ősi fekete lyukaknak, amelyeknek valamivel nagyobb a tömegük, de még mindig alig valamivel nagyobbak egy atomnál, hosszabb az élettartamuk, mint az univerzum jelenlegi kora, viszont nehezen észlelhetők.

Matthew E. Caplan és Almog Yalinewich ezért modellekben hasonlította össze egy égitestbe csapódó aszteroida és fekete lyuk közötti különbséget. Az eredmény nagyon különböző volt: előbbi a Holdhoz hasonló tömegű, és becsapódáskor a teljes energiáját leadja, utóbbi jóval sűrűbb a Holdnál, és szinte akadálytalanul haladna át rajta.

Hihetetlen sebességgel haladnak, másodpercenként kétszáz kilométerrel. Átmennének rajta, mint lövedék a vattacukron

– mutatott rá Caplan.

A kulcs az, hogy egy szokványos becsapódás után a kivetett anyag visszahullva laposabb gyűrűben rakódik le, míg egy fekete lyuk esetében jóval meredekebb gyűrűk jelennének meg, és a modellek szerint legalább egy méter átmérőjűek lennének. A NASA jelenleg Hold körül keringő szondája, a Lunar Reconnaissance Orbiter képes ilyen felbontású képeket készíteni, és egy gépi tanuló algoritmussal meg tudná találni a feketelyuk-becsapódásokat, de ha meg is találják a megfelelő becsapódási nyomot, a helyszínen végzett feltárásnak kellene igazolnia a szélsőséges körülmények között összeolvadt szilikátok és kvarc jelenlétét.

Caplan és Yalinewich szerint a holdi feketelyuk-becsapódás esélye tíz százalék. A nyom egymilliárd évig is megmaradna, mielőtt a későbbi meteoritbecsapódások eltörölnék. A szakmai kritika ezt ugyan megkérdőjelezte, és úgy vélte, hogy csak nagyjából 15 millió év kellene a nyomok eltűnéséhez. Yalinewich utóbbival egyetértett, viszont úgy vélte, hogy ha mindent alaposan átkutatunk a Naprendszer más bolygóin, a Merkúron, a Marson, a Plútón vagy más kőzetholdakon, még megtalálhatjuk egy ősi fekete lyuk becsapódásának nyomait.

(ArXiv.org, Cnet, New Scientist)

(Borítókép:  Teljes holdfogyatkozás 2021. május 26-án Sydney-ben. Fotó: Cameron Spencer / Getty Images)