Ученые считают, что в 2023 году на Землю упала умирающая черная дыра

Фото из открытых источников

Согласно нашим лучшим теоретическим представлениям, чёрные дыры могут перестать существовать. Они испускают излучение Хокинга и, таким образом, медленно испаряются. Чем больше чёрная дыра, тем медленнее она испаряется; но даже самой маленькой из известных нам чёрных дыр потребуется гораздо больше времени, чем возраст Вселенной. Мы не думали, что когда-нибудь станем свидетелями смерти чёрной дыры, но группа исследователей утверждает, что это возможно. На самом деле, мы уже стали свидетелями. Результаты исследования опубликованы в журнале Physical Review Letters.

Исследователи считают, что самый мощный из когда-либо обнаруженных нейтрино, получивший название KM3-230213A, является свидетельством такой смерти. Нейтрино было в 35 раз мощнее предыдущего рекордсмена и в 100 000 раз мощнее частиц, сталкивающихся в Большом адронном коллайдере. Какое бы событие его ни породило, оно должно было обладать эпохальной энергией.

Группа исследователей из Массачусетского университета в Амхерсте (UMass Amherst) предполагает, что это была гибель первичной чёрной дыры (ПЧД). ПЧД — это гипотетические чёрные дыры, которые могли образоваться сразу после Большого взрыва. Если они существуют, то, возможно, были намного меньше обычных чёрных дыр, и поэтому у них было время испариться… с большой силой.

«Чем легче черная дыра, тем она должна быть горячее и тем больше частиц она будет испускать», — говорит соавтор исследования Андреа Тамм из Массачусетского университета в Амхерсте. «По мере испарения первичных черных дыр они становятся все легче и, следовательно, горячее, испуская еще больше радиации в процессе неуправляемого взрыва. Именно это излучение Хокинга могут обнаружить наши телескопы».

Взрывы происходили бы с частотой один раз в десятилетие и испускали бы не только свет, но и множество высокоэнергетических частиц, включая нейтрино. Проблема в том, что самое энергичное нейтрино было обнаружено только в одном эксперименте, KM3NeT. Аналогичный эксперимент, IceCube, ничего не зафиксировал и даже не обнаружил ничего, близкого к нему. Чтобы объяснить это отсутствие нейтрино, команда предполагает связь с темной материей. Эти черные дыры обладают гипотетическим темным зарядом, опосредованным темными электронами.

«Мы считаем, что первичные черные дыры с „темным зарядом“ — то, что мы называем квазиэкстремальными первичными черными дырами — являются недостающим звеном», — добавил соавтор исследования Хоаким Игуас Хуан также из Массачусетского университета в Амхерсте.

«Существуют и другие, более простые модели первичных черных дыр, — добавил соавтор исследования Майкл Бейкер также из Массачусетского университета в Амхерсте. - Наша модель темного заряда сложнее, а это значит, что она может дать более точную модель реальности. Самое замечательное, что наша модель может объяснить это иначе необъяснимое явление».

«Фоновая черная дыра с темным зарядом, — добавляет Тамм, — обладает уникальными свойствами и ведет себя иначе, чем другие, более простые модели ФОН. Мы показали, что это может объяснить все кажущиеся противоречивыми экспериментальные данные».

Доказательства существования темной материи как реального вещества очень убедительны, но мы не знаем, что это такое и из чего оно состоит. Если бы эти первородные черные дыры существовали и были тесно связаны с темной материей, они сами были бы частью этого невидимого вещества.  

«Если наша гипотеза о темном заряде верна, — пояснил Игуас Хуан, — то мы считаем, что может существовать значительная популяция первичных черных дыр, что согласуется с другими астрофизическими наблюдениями и объясняет всю недостающую темную материю во Вселенной».

«Наблюдение высокоэнергетических нейтрино стало невероятным событием, — заключил Бейкер. — Оно открыло нам новое окно во Вселенную. Но теперь мы, возможно, стоим на пороге экспериментальной проверки излучения Хокинга, получения доказательств существования как первичных черных дыр, так и новых частиц за пределами Стандартной модели, а также объяснения тайны темной материи».

Некоторые гипотетические идеи не воплощаются в реальность. Тем не менее, что-то должно было создать нейтрино KM3-230213A.