У лютому 2025 року європейський проєкт KM3NeT виявив неймовірно потужне нейтриностабільні нейтральні лептони з напівцілим спіном, що беруть участь лише в слабкій і гравітаційній взаємодіях — надзвичайно мляво взаємодіють з речовиною, яке могло виникнути внаслідок вибуху чорної діри. 

Ще півстоліття тому відомий фізик-теоретик Стівен Гокінг припустив, що внаслідок Великого вибуху Всесвіт могли заповнити крихітні чорні діри. Наразі науковці не виключають, що могли вперше виявити сліди вибуху подібної чорної діри.

Підводні детектори проєкту KM3NeT на території Франції, Італії та Греції зафіксували нейтрино з потужністю близько 100 ПеВ, що у 25 разів перевищує енергію частинок, які прискорюють у Великому адронному колайдері.

Наразі група дослідників, які не брали участі у виявленні нейтрино, припустили, що воно може бути слідом чорної діри, яка випаровується.

Наукова стаття була завантажена у базу даних arXiv, однак ще не пройшла рецензування.

Ще у 70-х роках минулого століття Гокінг першим припустив, що за рахунок складної взаємодії між горизонтом подій та квантовими полями простору-часу, чорні діри можуть випускати повільний, але постійний потік випромінювання, який згодом отримав назву випромінювання Гокінга. Це означає, що таке випромінювання згодом призводить до зникнення чорної діри.

Фактично, стаючи дедалі меншою, чорна діра випускає все більше випромінювання, поки не вибухає посеред вогняної бурі високоенергетичних частинок, подібних до нейтрино, виявленого колаборацією KM3NeT. Однак майже всі відомі астрофізикам чорні діри дуже великі і за масою набагато більші за наше Сонце. Навіть найменшій з них для того, щоб остаточно зникнути, необхідно близько 10¹ºº років. 

Якщо виявлене KM3NeT нейтрино дійсно є наслідком вибуху чорної діри, вона має бути набагато меншою, близько 10 тис. кг, що приблизно дорівнює вазі двох африканських слонів, стиснутих у чорну діру розмірами менше за атом. 

Єдиним відомим шляхом виникнення подібних чорних дір є хаотичні події внаслідок Великого вибуху, які могли призвести до заповнення Всесвіту крихітними чорними дірами. Однак такі крихітні первинні чорні діри мали б давно вибухнути і перестати існувати.

Чорна діра вагою близько 10 тис. кг не мала б зберегтись до нашого часу. Однак автори наукової роботи припускають існування додаткового квантового механізму, який отримав назву «тягар пам’яті». Він може дозволяти чорним дірам протистояти розпаду. 

Цей механізм міг би дозволити крихітній чорній дірі зберігатись протягом багатьох мільярдів років, перш ніж вона б вибухнула, спрямувавши у бік Землі високоенергетичне нейтрино. Дослідники також припускають, що первинні чорні діри можуть бути поясненням темної матерії, яка, як вважається, складає більшу частину матерії у Всесвіті.

Дослідники вважають, що якщо первинні чорні діри цього діапазону мас досить численні, щоб пояснити всю темну матерію, вони мають вибухати досить регулярно. За їхніми підрахунками, якщо ця гіпотеза вірна, то KM3NeT має побачити ще одне приголомшливе нейтрино в найближчі кілька років.

Первинна чорна діра може «зазирати» в Сонячну систему раз на 10 років

Статья опублікована у arXiv

Джерело: LiveScience