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广义相对论与量子宇宙学

arXiv:2409.14321v2 (gr-qc)
[提交于 2024年9月22日 (v1) ,最后修订 2024年10月16日 (此版本, v2)]

标题: 在行星、小行星以及地球本土寻找小型原始黑洞

标题: Searching for small primordial black holes in planets, asteroids and here on Earth

Authors:De-Chang Dai, Dejan Stojkovic
摘要: 小型原始黑洞可能被捕获的岩石行星或小行星捕获,从内部消耗其液态核心并留下空心结构。 我们计算了黑洞周围的空心结构的面密度和表面张力,并将其与自然界中出现的各种材料的密度和压缩强度进行比较,以找到允许的参数空间。 例如,花岗岩或铁可以支撑大小可达$0.1 R_\oplus$的空心小行星/行星体/卫星。 同样地,未来的文明可能会围绕黑洞建造球形结构以获取其能量。 使用我们目前知道如何制造的最坚固材料(多壁碳纳米管),为了抵抗一个太阳质量黑洞的引力,外壳必须建在大于$10^4 R_\odot$的距离处。 或者,快速移动的黑洞在穿过固体物体时会留下一条狭窄的隧道。 例如,一个$10^{22}$克的黑洞应该会留下一个半径为$0.1$微米的隧道,这足够大到可以通过光学显微镜看到。 我们可以在这颗星球上非常古老的岩石中寻找这样的微观隧道,甚至在非常古老建筑中的玻璃或其他固体结构中寻找。 尽管我们的估算表明发现这些隧道的概率非常小,但寻找它们并不需要昂贵的设备和长期准备,而且潜在的回报可能是巨大的。
摘要: Small primordial black holes could be captured by rocky planets or asteroids, consume their liquid cores from inside and leave hollow structures. We calculate the surface density and surface tension of a hollow structure around a black hole and compare them with the density and compressive strength of various materials that appear in nature to find the allowed parameter space. For example, granite or iron can support a hollow asteroid/planetoid/moon of the size of up to $0.1 R_\oplus$. Along the same lines, future civilizations might build spherical structures around black holes to harvest their energy. Using the strongest material that we currently know how to make (multiwall carbon nanotube), to withstand gravity of one solar mass black hole, the shell must be constructed at distances larger than $10^4 R_\odot$. Alternatively, a fast black hole can leave a narrow tunnel in a solid object while passing through it. For example, a $10^{22}$g black hole should leave a tunnel with a radius of $0.1$ micron, which is large enough to be seen by an optical microscope. We could look for such micro-tunnels here on Earth in very old rocks, or even glass or other solid structures in very old buildings. While our estimate gives a very small probability of finding such tunnels, looking for them does not require expensive equipment and long preparation, and the payoff might be significant.
评论: 5页,5幅图,已被《暗宇宙物理学》接受发表
主题: 广义相对论与量子宇宙学 (gr-qc) ; 地球与行星天体物理学 (astro-ph.EP); 高能物理 - 理论 (hep-th)
引用方式: arXiv:2409.14321 [gr-qc]
  (或者 arXiv:2409.14321v2 [gr-qc] 对于此版本)
  https://doi.org/10.48550/arXiv.2409.14321
通过 DataCite 发表的 arXiv DOI
期刊参考: Physics of the Dark Universe, Volume 46, December 2024, 101662
相关 DOI: https://doi.org/10.1016/j.dark.2024.101662
链接到相关资源的 DOI

提交历史

来自: De-Chang Dai [查看电子邮件]
[v1] 星期日, 2024 年 9 月 22 日 05:34:25 UTC (821 KB)
[v2] 星期三, 2024 年 10 月 16 日 07:09:04 UTC (822 KB)
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