В 2025 году на двух детекторах нейтрино, расположенных в Антарктиде были обнаружены наиболее энергетические частицы, из когда-либо обнаруженных. Теперь ученые говорят, что их мог породить взрыв первичной черной дыры относительно неподалеку от Солнца.
Высокоэнергетические нейтрино
Нейтрино — это элементарные частицы без массы и заряда. Они очень слабо реагируют с остальным веществом, в результате чего их очень непросто наблюдать. Однако ученые построили несколько гигантских детекторов и два из них — KM3NeT и IceCube расположены в Антарктиде.
В феврале этого года они зафиксировали наиболее энергетическое нейтрино в истории. Их энергия превысила 100 петаэлектронвольт. В настоящее время исследователи из Массачусетского технологического института считают, что причиной их появления может быть смерть первичной черной дыры. Статья об этом опубликована в журнале Physical Review Letters.
Первичные черные дыры
Обычно черные дыры образуются в результате коллапса массивных звезд. Вследствие этого они не могут иметь массу меньше определенного значения. Однако физики предполагают, что на заре нашей Вселенной условия могли допускать рождение таких объектов непосредственно из колебаний пространства-времени.
Если это так, то первичные черные дыры могут иметь сколь угодно малую массу. Точнее могли бы, если бы не улетучивались. Из-за излучения Гокинга массу теряет любая черная дыра. Однако большинство из них слишком массивны для того, чтобы эти потери стали заметны в ближайшие сотни миллионов лет.
А вот для первичной черной дыры уменьшение размера означает, что она начнет испаряться быстрее и в конце концов исчезнет во взрыве. И ученые считают, что именно этот процесс мог породить те невероятно энергетические нейтрино, которые наблюдались в этом году.
Дальнейшие расчеты
Исследователи рассчитали количество и энергию частиц, которые должна излучать черная дыра, учитывая ее температуру и сокращающуюся массу. По их оценкам, в последнюю наносекунду, как только черная дыра становится меньше атома, она должна излучать окончательную вспышку частиц, включая около 1020 нейтрино, или примерно секстиллион частиц, с энергиями около 100 петаэлектрон-вольт (близко к энергии, наблюдаемой KM3NeT).
Они использовали этот результат для расчета количества взрывов PBH, которые должны произойти в галактике, чтобы объяснить результаты, полученные с помощью IceCube. Было обнаружено, что в нашем регионе галактики Млечный Путь должно взрываться около 1000 первичных черных дыр на кубический парсек в год. (Парсек — это единица расстояния, равная примерно 3 световым годам, составляющая более 10 триллионов километров.)
Затем они рассчитали расстояние, на котором мог произойти один такой взрыв в Млечном Пути, так что только горстка высокоэнергетических нейтрино могла достичь Земли и вызвать недавнее событие KM3NeT. Они обнаружили, что черная дыра должна взорваться относительно близко к нашей Солнечной системе — на расстоянии примерно в 2000 раз больше расстояния между Землей и нашим Солнцем.
Частицы, излучаемые в результате столь близкого взрыва, будут двигаться во всех направлениях. Однако команда обнаружила, что существует небольшая, 8% вероятность того, что взрыв может произойти достаточно близко к Солнечной системе раз в 14 лет, чтобы достаточное количество нейтрино сверхвысокой энергии достигло Земли.
По материалам phys.org
