Физики раскрыли тайну космических нейтрино с энергией свыше петаватта: виновны примордиальные черные дыры

Космическая загадка взрывов черных дыр и нейтрино из глубин Вселенной

Американские физики представили теоретические доказательства, указывающие на то, что недавно зарегистрированное событие "KM3−230213A", представляющее собой чрезвычайно мощное космическое нейтрино, а также другие частицы с необыкновенно высокой энергией, могли образоваться в результате взрывов первичных черных дыр. Эта гипотеза может объяснить, почему земные обсерватории так часто обнаруживают подобные частицы. Полученные данные были опубликованы учеными в журнале Physical Review Letters. Об этом также проинформировало издание ТАСС Наука.

"За последние 15 лет обсерватория IceCube и другие установки зафиксировали небольшое, но значимое число нейтрино, чьи энергии превышают один петаватт. Пока нам не известно ни одного астрофизического “ускорителя частиц”, который мог бы объяснить эти события и частоту их обнаружения. Мы показали, что свойства и число этих частиц можно объяснить тем, что они возникли при испарении примордиальных черных дыр на окраинах Млечного Пути", - пишут исследователи.

К такому выводу пришел профессор Массачусетского технологического института Давид Кайзер вместе со своими коллегами из США, изучая процесс испарения так называемых первичных черных дыр. Космологи используют этот термин для обозначения миниатюрных вариантов сверхмассивных и обычных черных дыр звездной массы. Предполагается, что эти компактные дыры могут находиться внутри скоплений темной материи на окраинах галактик.

Считается, что подобные объекты возникли в первые мгновения существования Вселенной из-за неравномерностей в распределении материи. Наиболее крупные из них, вероятно, сохранились до наших дней, постепенно уменьшаясь в размерах вследствие медленного "испарения", вызванного излучением Хокинга. Это излучение представляет собой поток высокоэнергетических частиц, постоянно образующихся у горизонта событий черных дыр в результате квантовых взаимодействий этих компактных объектов с вакуумом.

Ученые заметили, что скорость появления этого излучения резко возрастает в последние мгновения существования первичной черной дыры. Это приводит к своеобразному взрыву и образованию пучка частиц с очень высокой энергией, которая приближается к максимально возможной по законам физики. Это наблюдение натолкнуло исследователей на мысль, что событие "KM3−230213A" и другие высокоэнергетические нейтрино могли образоваться именно таким способом.

Основываясь на этой гипотезе, физики провели расчеты, чтобы определить, сколько таких пучков нейтрино смогут зарегистрировать земные детекторы. Они учли различные массы, распределения и количество первичных черных дыр. Эти расчеты показали, что первичные черные дыры массой примерно с астероид (около 100 миллиардов тонн) произведут необходимое количество нейтрино, если они находятся на окраинах нашей галактики Млечный Путь. Это делает данные области космоса особенно перспективными для поиска других типов вспышек, возникающих при взрывах первичных черных дыр, заключили физики.

Космические нейтрино с чрезвычайно высокой энергией - это мельчайшие и легчайшие частицы материи, разогнанные почти до скорости света. Ученые пока не имеют точного понимания того, как именно они возникают. Некоторые астрономы предполагают, что эти частицы ускоряются в горячих остатках взорвавшихся звезд внутри Млечного Пути. Другие считают, что их источником служат ядра и газовые облака в далеких галактиках. За последние два десятилетия для поиска этих источников было построено несколько подводных и подледных обсерваторий, как в России, так и в других странах мира.

Как сообщалось ранее, космический телескоп Джеймс Уэбб выявил существование ранее неизвестных древних галактик, демонстрирующих необъяснимо большую массу, что заставило ученых задуматься об их природе. В частности, научный сотрудник Астрономического института Общества Макса Планка (MPIA) Рафаэль Хвидинг и его коллеги изучили объект «Обрыв» (UDS-154183), который излучал необычно большое количество ультрафиолетового света, не вписывающееся в стандартные модели. В связи с этими наблюдениями, пресс-служба MPIA из Германии предположила, что многие из таких аномальных объектов могут являться «черными звездами» – гипотетическими сверхмассивными черными дырами, окруженными раскаленным газовым облаком.