|
Засекли вероятный взрыв первичной чёрной дыры
|
|
|
|
Крошечная частица, которая врезалась в Землю с рекордной энергией в 220 петаэлектронвольт, может быть последним сигналом испаряющейся черной дыры. Согласно новой теоретической работе, нейтринное событие 2023 года, получившее название KM3-230213A, может быть объяснено вспышкой излучения Хокинга, испускаемого первичной черной дырой, превратившейся в ничто.
|
|
|
|
Более того, физики Александра Клипфель и Дэвид Кайзер из Массачусетского технологического института показывают, что тот же механизм может объяснить и другие высокоэнергетические нейтринные явления.
|
|
|
|
Это означало бы, что нейтринные всплески высоких энергий могут стать первым наблюдаемым свидетельством излучения Хокинга.
|
|
|
|
Более того, поскольку работа основана на предположении, что первичные черные дыры составляют большую часть темной материи, заполняющей Вселенную, результаты дают частичное решение еще одной загадки.
|
|
|
|
"Оказывается, существует сценарий, в котором все, кажется, сходится, и мы можем не только показать, что большая часть темной материи [в этом сценарии] состоит из первичных черных дыр, но мы также можем произвести эти высокоэнергетические нейтрино в результате взрыва первичной черной дыры поблизости", - говорит Клипфель. говорит. "Это то, что мы теперь можем попытаться найти и подтвердить с помощью различных экспериментов".
|
|
|
|
|
|
|
Нейтрино - одни из самых распространенных частиц во Вселенной. Они образуются в огромных количествах при таких энергетических воздействиях, как слияние звезд или взрыв сверхновых. Но у них нет электрического заряда, их масса почти равна нулю, и они практически не взаимодействуют с другими частицами, с которыми сталкиваются. На самом деле, прямо сейчас через ваше тело проходят сотни миллиардов нейтрино.
|
|
|
|
Из-за этого нейтрино практически невозможно обнаружить, но время от времени они сталкиваются с другими частицами таким образом, который мы можем обнаружить. Считается, что энергия, которую они несут, связана с механизмом, который их породил, поскольку более энергичные события приводят к появлению более энергичных нейтрино.
|
|
|
|
Однако при 220 петаэлектронвольтах KM3-230213A действительно был выдающимся. Предыдущий рекордсмен обладал энергией всего в 10 петаэлектронвольт.
|
|
|
|
Это, очевидно, вызвало некоторые вопросы о двигателе, который производил KM3-230213A. Возможно, это было событие, с которым мы раньше не сталкивались.
|
|
|
|
Это подводит нас к первичным черным дырам, которые, согласно теории, образовались в результате квантовых флуктуаций в пространстве-времени в первую секунду после Большого взрыва. Нам еще предстоит подтвердить существование этих странных объектов; на самом деле, согласно теории, они должны были довольно быстро самоуничтожиться.
|
|
|
|
Это связано с тем, что ученые полагают, что черные дыры могут испускать так называемое излучение Хокинга, которое генерируется квантовыми эффектами вблизи горизонта событий. Чем меньше черная дыра, тем выше энергия излучения Хокинга, которое она испускает. В конце концов, черная дыра полностью испаряется, взрываясь облаком частиц.
|
|
|
|
Клипфель и Кайзер выдвинули гипотезу, что если хотя бы часть темной материи во Вселенной состоит из первичных черных дыр, то некоторые первичные черные дыры, возможно, все еще существуют сегодня, направляясь к своей окончательной гибели.
|
|
|
|
Их вопрос заключался в следующем: можно ли объяснить появление KM3-230213A и нескольких других нейтрино с ПэВ-энергией излучением Хокинга, испускаемым при гибели этих черных дыр? Пара рассчитала количество излучения Хокинга, которое должно испускаться сжимающейся черной дырой, завершаясь ее гибелью.
|
|
|
|
Они обнаружили, что за последнюю наносекунду своей жизни умирающая первичная черная дыра массой примерно с астероид должна испускать около одного секстиллиона нейтрино с энергиями в диапазоне, который наблюдается в KM3-230213A.
|
|
|
|
Однако для того, чтобы нейтрино с энергетической характеристикой KM3-230213A столкнулось с Землей, взрыв должен был произойти в пределах 2000 астрономических единиц от Земли, или примерно в 3 процентах светового года. Это внутри облака Оорта, гигантской сферы из мелких камней, которая определяет гравитационную границу Солнечной системы.
|
|
|
|
Исследователи обнаружили, что это может произойти с вероятностью чуть менее 8 процентов.
|
|
|
|
"Вероятность в 8 процентов не так уж велика, но это вполне в пределах того диапазона, в котором мы должны серьезно относиться к таким шансам – тем более что до сих пор не было найдено никакого другого объяснения, которое могло бы объяснить как необъяснимые нейтрино с очень высокими энергиями, так и еще более неожиданные ультравысокие частоты.нейтринное излучение высокой энергии", - говорит Кайзер.
|
|
|
|
Между тем, события с более низкой энергией, описанные в их исследовании, могут быть своего рода фоновым шумом более отдаленных первичных черных дыр, лопающихся подобно крошечным воздушным шарикам.
|
|
|
|
Чтобы сделать это еще более интересным, всего за несколько дней до работы Клипфеля и Кайзера была опубликована совершенно другая статья, в которой предсказывалось, что обнаружение взрывающейся первичной черной дыры произойдет с вероятностью 90 процентов в течение десятилетия. Разве не было бы здорово, если бы наши нейтринные детекторы уже делали это все это время?
|
|
|
|
Это важное утверждение, которое требует гораздо больше доказательств, прежде чем ученые смогут заявить, что мы обнаружили излучение Хокинга и первичные черные дыры. Однако мне действительно кажется, что сейчас это может быть всего лишь вопросом времени.
|
|
|
|
Источник
|
