Едно необичайно неутрино може да се окаже доказателство за лъчението на Хокинг

Преди около половин век астрофизикът Стивън Хокинг изказа предположението, че Големият взрив е могъл да породи маса малки черни дупки във Вселената, които все още не са открити. Нови изследвания показват, че известният учен може да е бил прав за природата на ранната Вселена. Удивително мощно неутрино, открито от физиците миналата година, може да показва съществуването на така нареченото изпарение на Хокинг. И може би то може да подскаже отговора на загадката на тъмната материя.

Преди две години телескопът KM3NeT – съставен от подводни детектори в близост до бреговете на Франция, Италия и Гърция – засече изключително мощно неутрино. Енергията на тази призрачна частица беше около 100 PeV, или повече от 25 пъти по-голяма от енергията на частиците, ускорени от Големия адронен колайдер. По онова време физиците не можеха да обяснят явлението, но сега екип от учени от Имперския колеж в Лондон предложи оригинална хипотеза: това неутрино може да показва изпарението на черна дупка.

През 70-те години на миналия век Хокинг изказа предположението, че черните дупки всъщност не са съвсем черни. Поради сложните взаимодействия между хоризонта на събитията на черната дупка и квантовите полета на пространство-времето, те излъчват бавен, но постоянен поток от лъчение. Това означава, че черните дупки в крайна сметка постепенно се изпаряват, пише Life Science. И колкото по-малки стават, толкова повече излъчват, докато не се взривят под формата на високоенергийни частици – точно такива, каквито е записал KM3NeT.

Но всички знаят, че черните дупки са големи – тяхната маса е поне няколко пъти по-голяма от масата на Слънцето. Дори на най-малката от тях й трябват 10 на стотна степен години, за да се изпари. Ако източникът на неутриното KM3NeT е бил взрив на черна дупка, тя трябва да е била по-малка – с маса само около 10 тона, сгъстена до размерите на атом. Единственият известен на науката начин за създаване на такива черни дупки е чрез събития непосредствено след Големия взрив, които биха могли да запълнят космоса с първични черни дупки. Най-малките първични черни дупки би трябвало отдавна да са се взривили, но по-големите биха могли да оцелеят и до днес.

За съжаление черна дупка с маса 10 тона не би трябвало да е оцеляла до наши дни. Но авторите на изследването предполагат, че може да съществува допълнителен квантов механизъм, който позволява на черните дупки да устоят на разпада. Той позволява на черна дупка с дадена маса да оцелее в продължение на милиарди години, за да се взриви накрая, изпращайки високоенергийно неутрино към Земята.

Първичните черни дупки могат да обяснят и тъмната материя. Една нова хипотеза може да предостави интригуваща информация. За да бъдат първичните черни дупки в този масов диапазон достатъчно многобройни, за да обяснят цялата тъмна материя, те трябва да експлодират редовно. Изследователите изчислиха, че ако тази хипотеза е вярна, през следващите няколко години ще видим още едно необичайно неутрино.