Один нейтрино і космічна загадка: чи знайшли вчені чорну діру з раннього Всесвіту?
Фізики з Університету Массачусетса в Амгерсті запропонували дивовижне пояснення неймовірно потужного космічного сигналу, зафіксованого на Землі. Одинокий нейтрино, зареєстрований глибоководним детектором KM3NeT у Середземному морі, мав енергію, що перевищує будь-які відомі космічні джерела. Вчені вважають, що його походження може бути пов’язане з вибухом крихітної чорної діри, яка сформувалася ще на ранніх етапах існування Всесвіту.
Нейтрино – неймовірно хиткий елемент, який майже не взаємодіє з матерією, тому для його виявлення потрібні величезні детектори. Коли частинка нарешті врізається в матеріал, вона створює швидку заряджену частинку та короткочасне світіння, яке дозволяє визначити напрямок і енергію нейтрино. Від цього й залежить унікальність зафіксованого сигналу: його енергія сягала приблизно 120 петаелектронвольт, що в сто тисяч разів більше за потужність Великого адронного колайдера.
Вчені пояснюють цей феномен через первісні чорні діри – гіпотетичні мініатюрні чорні діри, які виникли незабаром після Великого Вибуху. На відміну від «звичайних» чорних дір, вони могли швидко випаровуватися через випромінювання Хокінга. Якщо така чорна діра мала додатковий «темний заряд» – приховану силу, схожу на електрику – вона могла довго залишатися в «охолодженому» стані, а енергію вивільняти лише наприкінці свого життя. Саме так можна пояснити раптовий нейтрино з екстремальною енергією.
Цікаво, що IceCube в Антарктиді, який спостерігає інший сектор неба, у той самий момент не зафіксував подібного явища. Це допомагає визначити, які чорні діри та моделі випромінювання могли бути причетні до події, уточнює вчений Майкл Бейкер, один з авторів дослідження.
Ще одна захоплива деталь: якщо ці первісні чорні діри існують, вони можуть пояснити темну матерію, невидиму масу, яка створює гравітаційне тяжіння у Всесвіті. «Спостереження галактик і космічного мікрохвильового фону вказують на існування невидимої матерії», – каже Бейкер. Вивчення таких подій може одночасно підтвердити випромінювання Хокінга, існування первісних чорних дір і нових частинок поза Стандартною моделлю фізики.
Дослідження, опубліковане в Physical Review Letters, показує, що один екстремальний нейтрино може змусити фізиків об’єднати дані про чорні діри, статистику детекторів та таємниці всесвітньої маси в єдину історію. Наступні рідкісні сплески допоможуть або зміцнити цю гіпотезу, або спростувати її, але вже сьогодні це відкриття відкриває нові горизонти для розуміння раннього Всесвіту.