У 2025 році на двох детекторах нейтрино, розташованих в Антарктиді було виявлено найбільш енергетичні частинки, з коли-небудь виявлених. Тепер вчені кажуть, що їх міг створити вибух первинної чорної діри відносно неподалік від Сонця.
Високоенергетичні нейтрино
Нейтрино — це елементарні частинки без маси та заряду. Вони дуже слабко реагують із рештою речовини, внаслідок чого їх дуже непросто спостерігати. Однак вчені побудували для цього декілька гігантських детекторів і два з них — KM3NeT та IceCube розташовані в Антарктиді.
У лютому цього року вони зафіксували найбільш енергетичні нейтрино в історії. Їхня енергія перевищила 100 петаелектронвольт. Нині ж дослідники з Массачусетського технологічного інституту вважають, що причиною їхньої появи може бути смерть первинної чорної діри. Стаття про це опублікована в журналі Physical Review Letters.
Первинні чорні діри
Зазвичай чорні діри утворюються внаслідок колапсу масивних зір. Внаслідок цього вони не можуть мати масу меншу, за певне значення. Однак фізики припускають, що на самому світанку нашого Всесвіту умови могли допускати народження таких об’єктів безпосередньо з коливань простору-часу.
Якщо це так, то первинні чорні діри можуть мати скільки завгодно малу масу. Точніше могли б, якби не випаровувались. Через випромінювання Гокінга масу втрачає будь-яка чорна діра. Однак більшість з них занадто масивні для того, аби ці втрати стали помітними в найближчі сотні мільйонів років.
А от для первинної чорної діри зменшення розміру, означає, що вона почне випаровуватися все швидше і зрештою зникне у вибуху. І вчені вважають, що саме цей процес і міг створити ті неймовірно енергетичні нейтрино, які спостерігалися цього року.
Подальші розрахунки
Дослідники розрахували кількість та енергію частинок, які повинна випромінювати чорна діра, враховуючи її температуру та масу, що скорочується. За їхніми оцінками, в останню наносекунду, як тільки чорна діра стає меншою за атом, вона повинна випромінювати остаточний спалах частинок, включаючи близько 1020 нейтрино, або приблизно секстильйон частинок, з енергіями близько 100 петаелектрон-вольт (близько до енергії, яку спостерігав KM3NeT).
Вони використали цей результат для розрахунку кількості вибухів PBH, які повинні відбутися в галактиці, щоб пояснити результати, отримані за допомогою IceCube. Було виявлено, що в нашому регіоні галактики Чумацький Шлях має вибухати близько 1000 первинних чорних дір на кубічний парсек на рік. (Парсек — це одиниця відстані, що дорівнює приблизно 3 світловим рокам, що становить понад 10 трильйонів кілометрів.)
Потім вони розрахували відстань, на якій міг відбутися один такий вибух у Чумацькому Шляху, так що лише жменька високоенергетичних нейтрино могла досягти Землі та спричинити нещодавню подію KM3NeT. Вони виявили, що чорна діра повинна вибухнути відносно близько до нашої Сонячної системи — на відстані приблизно у 2000 разів більшій, ніж відстань між Землею та нашим Сонцем.
Частинки, що випромінюються в результаті такого близького вибуху, будуть рухатись у всіх напрямках. Однак команда виявила, що існує невелика, 8% ймовірність того, що вибух може статися досить близько до Сонячної системи, раз на 14 років, щоб достатня кількість нейтрино надвисокої енергії досягла Землі.
За матеріалами phys.org
