|
Странное событие со взрывом первичной черной дыры
|
|
|
|
Коллаборация KM3NeT - это крупная исследовательская группа, участвующая в работе сети нейтринных телескопов в глубоководных районах Средиземного моря с целью обнаружения нейтринных событий высокой энергии. Это редкие и мимолетные высокоэнергетические взаимодействия между нейтрино, частицами с чрезвычайно малой массой, которые иногда называют "частицами-призраками".
|
|
|
|
Недавно коллаборация KM3NeT сообщила о нейтринном событии чрезвычайно высокой энергии, энергия которого составляла приблизительно 220 ПэВ (пета-электрон-вольт). Это одно из самых энергичных событий, зарегистрированных на сегодняшний день, и его космологическое происхождение до сих пор не установлено.
|
|
|
|
Исследователи из Университетов Сан-Паулу и Автономного университета Мадрида провели теоретическое исследование, изучающее одно из предложенных объяснений этого замечательного нейтринного события, а именно то, что оно возникло в результате взрыва первичной черной дыры вблизи Земли.
|
|
|
|
Их статья, опубликованная в журнале Physical Review Letters, показывает, что эта гипотеза крайне неправдоподобна и предполагает, что это событие имеет иное астрофизическое происхождение.
|
|
|
|
"До того, как стало известно о событии в сети KM3NeT, мы уже изучали, как нейтринные и гамма-телескопы реагируют на очень кратковременные космические события, длящиеся менее часа", - сказал соавтор статьи Юбер Ф. Перес-Гонсалес.
|
|
|
|
|
|
|
"Для этих коротких сигналов важны как время события, так и его положение на небе, поскольку нейтрино могут пересечь разные участки Земли, прежде чем достичь детектора, что влияет на вероятность их наблюдения. В качестве конкретного примера мы сосредоточились на окончательном испарении первичной черной дыры, которое, как ожидается, приведет к короткому выбросу частиц высокой энергии".
|
|
Взорвалась ли черная дыра вблизи Земли?
|
|
|
|
Когда коллаборация KM3NeT впервые объявила об обнаружении нейтрино чрезвычайно высокой энергии, команды астрофизиков по всему миру задались целью определить его космологическое происхождение. Некоторые из этих исследователей выдвинули теорию, что это событие может быть связано с близлежащим взрывом первичной черной дыры, крошечной черной дыры, образовавшейся вскоре после Большого взрыва.
|
|
|
|
Перес-Гонсалес и его коллеги увидели в этом возможность применить разработанную ими теоретическую базу. Более конкретно, они попытались определить, как близко должна была взорваться первичная черная дыра, чтобы произвести наблюдаемое высокоэнергетическое нейтринное событие, и какие другие обнаруживаемые сигналы были бы вызваны этим близлежащим взрывом.
|
|
|
|
"Мы также хотели проверить, остается ли объяснение первичной черной дыры последовательным после того, как будут приняты во внимание реалистичная чувствительность детектора и условия наблюдения", - пояснил Перес-Гонсалес.
|
|
|
|
"Если бы первичная черная дыра испарялась вблизи Земли, она испускала бы не только нейтрино, но и многие другие частицы, особенно гамма-лучи и космические лучи. Это означает, что такое событие должно оставлять сигналы в обсерваториях разных типов, а не только в нейтринных детекторах".
|
|
|
|
Исследователи показали, что взрыв первичной черной дыры, произошедший достаточно близко к Земле, чтобы привести к появлению высокоэнергетических нейтрино, также приведет к обнаружению сигналов гамма-излучения и космических лучей. Это всплески электромагнитного (т.е. гамма-излучения) излучения и движущихся с высокой скоростью частиц (т.е. космических лучей), исходящих из космоса.
|
|
|
|
"В нашем исследовании мы тщательно учли, когда различные обсерватории действительно могли наблюдать за соответствующей областью неба", - сказал Перес-Гонсалес.
|
|
|
|
"Мы обнаружили, что крупный детектор гамма-излучения в Тибете, Большая высокогорная обсерватория воздушных ливней (LHAASO), должен был зарегистрировать очень мощный сигнал за несколько часов до события KM3NeT, если бы произошло испарение черной дыры. Поскольку такого сигнала не наблюдалось, такая интерпретация события вызывает сильное недовольство".
|
|
|
|
Недавняя статья Переса-Гонсалеса и его коллег убедительно свидетельствует о том, что нейтринное событие, зафиксированное сетью телескопов KM3NeT, не связано с постепенным сжатием (т.е. испарением) или взрывом близлежащей первичной черной дыры. Будущая работа могла бы основываться на результатах работы команды по изучению других возможных астрофизических объяснений этого события.
|
|
|
|
"Одним из ключевых результатов нашей работы является демонстрация того, что очень короткие нейтринные события необходимо анализировать путем явного учета зависящих от времени полей зрения различных детекторов", - сказал Перес-Гонсалес. "Для временных событий использование усредненной по времени чувствительности может привести к ошибочным выводам".
|
|
|
|
Примечательно, что это недавнее исследование также подчеркивает важность изучения зарегистрированных нейтринных событий в сочетании с различными типами данных и измерений. Проанализировав всю эту информацию в совокупности, астрофизики вскоре смогут окончательно интерпретировать как недавнее событие с нейтрино сверхвысоких энергий, так и другие редкие события и космологические сценарии.
|
|
|
|
"Несмотря на то, что событие KM3NeT вряд ли было вызвано испарением первичной черной дыры, поиск таких событий остается чрезвычайно важным", - добавил Перес-Гонсалес.
|
|
|
|
"Наблюдение за одним из них дало бы прямое доказательство существования излучения Хокинга, фундаментального предсказания современной физики. Основываясь на этой работе, мы теперь также расширяем наши рамки, чтобы исследовать, могут ли будущие наблюдения нейтрино и гамма-излучения выявить отклонения от стандартной картины испарения черных дыр или выявить возможные признаки новой физики, выходящие за рамки стандартной модели".
|
|
|
|
Источник
|
