Последний взрыв первичной черной дыры может раскрыть тайну нейтрино
Художественное представление миниатюрной черной дыры в галактике Млечный Путь (верхний правый угол), испускающей поток высокоэнергетических частиц благодаря излучению Хокинга. Некоторые из этих частиц могут достичь Земли (нижний левый угол). Такие сверхвысокоэнергетические частицы могут объяснять редкие космические явления, например, обнаружение нейтрино рекордной энергии. Автор: Toby Gleason-Kaiser
Последний «вздох» первичной черной дыры может быть источником самого высокоэнергетического «призрачного частицы», когда-либо зарегистрированного, предполагает новое исследование ученых из Массачусетского технологического института (MIT).
В статье, опубликованной в журнале Physical Review Letters, физики MIT выдвинули теорию, согласно которой недавно обнаруженное высокоэнергетическое нейтрино могло быть результатом взрыва первичной черной дыры за пределами Солнечной системы.
Нейтрино, часто называемые «призрачными частицами», практически не взаимодействуют с веществом, но повсеместно распространены: это самые многочисленные частицы во Вселенной. Недавно ученые зафиксировали нейтрино с рекордной энергией, однако его происхождение до сих пор неясно.
Исследователи MIT полагают, что источником этой частицы мог стать взрыв первичной черной дыры (ПЧД). ПЧД — гипотетические микроскопические черные дыры, существующие с первых мгновений после Большого взрыва. Некоторые ученые считают, что они составляют основу темной материи, на долю которой приходится 85% материи Вселенной.
Подобно своим массивным собратьям, ПЧД теряют энергию и уменьшаются в размерах из-за излучения Хокинга. Чем интенсивнее излучение, тем выше температура черной дыры и мощнее поток высвобождаемых частиц. Этот процесс заканчивается грандиозным взрывом экстремально высокоэнергетических частиц непосредственно перед полным испарением черной дыры.
Высокоэнергетическое противоречие
В феврале 2025 года детектор KM3NeT (Кубический километровый нейтринный телескоп) зафиксировал нейтрино с энергией свыше 100 петаэлектронвольт — рекордный показатель. Для сравнения, это в миллионы раз превышает энергию частиц, создаваемых в Большом адронном коллайдере.
«Это невероятно высокий уровень энергии, необъяснимый с точки зрения известных источников», — отмечает Александра Клипфель, ведущий автор исследования. Подобные события ранее регистрировались обсерваторией IceCube на Южном полюсе, однако их происхождение также оставалось загадкой.
Ученые MIT рассчитали, что если ПЧД действительно составляют темную материю, то их взрывы должны происходить по всей галактике Млечный Путь. При этом существует небольшая, но статистически значимая вероятность, что один из таких взрывов произошел относительно близко к Солнечной системе. Выброшенные частицы, включая нейтрино, могли достичь Земли и быть зарегистрированы детекторами.
Наш лучший шанс
«Если ПЧД существуют, их последние мгновения — единственная возможность зафиксировать излучение Хокинга, — объясняет Клипфель. — В случае подтверждения это станет первым прямым доказательством теории Стивена Хокинга и прольет свет на природу темной материи».
Расчеты показали, что последний выброс черной дыры массой меньше атома включает около 1020 нейтрино с энергией около 100 петаэлектронвольт. Вероятность того, что один из таких частиц достиг Земли, оценивается в 8% — небольшая, но достаточная для проверки гипотезы.
«Если мы обнаружим больше подобных событий, это укажет на повсеместное распространение ПЧД и их роль в формировании темной материи», — добавляет соавтор исследования Дэвид Кайзер.
Ученые подчеркивают, что для подтверждения теории необходимы дальнейшие наблюдения. Детекторы следующего поколения, такие как расширенный IceCube-Gen2, помогут собрать больше данных и, возможно, разгадать одну из главных тайн современной астрофизики.
Предоставлено: Массачусетский технологический институт
Материал перепечатан с разрешения MIT News. Оригинал: web.mit.edu/newsoffice/
В нашем Telegram‑канале, и группе ВК вы найдёте новости о непознанном, НЛО, мистике, научных открытиях, неизвестных исторических фактах. Подписывайтесь, чтобы ничего не пропустить.
