Существование черных дыр, возникших не из коллапсирующих звезд, а в первые мгновения после Большого взрыва, было предсказано Стивеном Хокингом еще в семидесятых годах прошлого века. Согласно его теории, такие объекты могут постепенно испаряться, излучая частицы. Чем меньше становится масса подобной дыры, тем сильнее она разогревается, что в конечном итоге приводит к мощнейшему взрыву.
Физики считают, что мы стали свидетелями взрыва черной дыры
Физики из Университета Массачусетса в Амхерсте предложили революционное объяснение происхождения нейтрино сверхвысокой энергии, которое было зарегистрировано три года назад подводным телескопом KM3NeT. Ученые показали, что источником таких частиц могут выступать взрывающиеся первичные черные дыры, обладающие особым «темным зарядом».
Мы только что стали свидетелями взрыва черной дыры? Физики из Массачусетского университета в Амхерсте считают, что да. На этой художественной иллюстрации представлено фантастическое представление о маленьких первичных черных дырах. University of Massachusetts Amherst
Первичные черные дыры принципиально отличаются от тех, что образуются при гибели звезд. Они родились из сверхплотных флуктуаций материи в самые первые доли секунды существования космоса. В отличие от своих звездных собратьев, их масса может быть крайне малой — сопоставимой с массой горы или астероида, при этом они остаются невероятно компактными. Их изучение критически важно, так как они являются единственными объектами, способными «донести» до нас информацию о физических условиях эпохи Большого взрыва.
Исследователи из Массачусетса пошли дальше, предположив существование квазиэкстремальных черных дыр. Особенность их модели заключается в наличии гипотетического темного заряда — аналога электрической силы, который взаимодействует с тяжелыми «темными электронами». Именно этот механизм позволяет объяснить появление частиц с энергией, в сто тысяч раз превышающей возможности Большого адронного коллайдера. Работа размещена на сервере препринтов arxiv.
За пределами Стандартной модели
Ученые готовят очередной модуль KM3NeT к погружению.
Регистрация нейтрино невероятной мощности в 2023 году детектором KM3NeT стала сенсацией, поставив в тупик мировое научное сообщество. Традиционные астрофизические объекты просто не способны генерировать импульсы такой силы.
Но новая теоретическая модель не только обосновывает этот феномен, но и устраняет противоречия между данными разных обсерваторий. Соавтор работы Андреа Тамм отмечает: «Чем легче черная дыра, тем горячее она должна быть и тем больше частиц она будет излучать. По мере испарения они становятся все легче и горячее, испуская еще больше радиации в ходе неуправляемого процесса вплоть до взрыва». Подобные события, по расчетам ученых, могут происходить примерно раз в десятилетие.
Погруженный в глубины Средиземного моря, детектор KM3NeT зафиксировал самое энергичное нейтрино, когда-либо наблюдавшееся. Это открытие знаменует начало новой захватывающей эры в исследовании космоса.
Если гипотеза о темном заряде подтвердится, это даст человечеству инструмент для изучения частиц, которые до сих пор оставались лишь теоретическими конструкциями. Это касается не только нейтрино, но и темной материи, составляющей значительную часть массы Вселенной.
Авторы работы уверены, что их исследование открывает окно в новую физику, позволяя экспериментально подтвердить излучение Хокинга и обнаружить компоненты, выходящие за рамки Стандартной модели. Таким образом, взрывы первичных черных дыр могут стать важнейшим источником информации о фундаментальном устройстве мироздания и о рождении Вселенной.