Фізики вважають, що одна з чорних дір може вибухнути найближчим часом
7 жовтня, 2025 в 21:03
Фізики стверджують, що ймовірність того, що в найближчі десять років відбудеться спостережуваний вибух чорної діри, перевищує 90 %; наявні космічні та наземні телескопи вже здатні це побачити.
Про це повідомляє видання Останні події з посиланням на пресреліз Массачусетського університету в Емгерсті.
Згідно зі стандартною картиною, якщо чорні діри коли-небудь «вибухають», то це відбувається вкрай рідко — приблизно раз на 100 000 років десь у Всесвіті — і далеко за межами нашої досяжності, щоб ми могли це побачити.
Новий аналіз повністю змінює це уявлення.
Цей сценарій базується на особливому типі чорних дір, вперше запропонованому Стівеном Гокінгом у 1970 році: первинних чорних дір (ПЧД).
На відміну від своїх важких родичів, що народилися від смерті масивних зірок, ПЧД могли утворитися в перші частки секунди після Великого вибуху. У той час хвилі надвисокої щільності стискали порожнини раннього Всесвіту.
ПЧД може бути набагато легшою за зоряну чорну діру. І чим легша чорна діра, тим гарячішою вона стає, повільно випромінюючи енергію у вигляді частинок завдяки випромінюванню Гокінга.
Зменшуючись, вона нагрівається ще більше в нестримному процесі, який закінчується остаточним яскравим спалахом. Цей спалах — це викид частинок і високоенергетичного світла, який, в принципі, ми можемо виявити.
Але, якщо ПЧД існують, чому ми не бачили, як вони спалахують? Фізики вважали, що ймовірність цього занадто мала в людських масштабах часу.
Команда дослідників переглянула припущення, що первинні чорні діри не несуть електричного заряду.
У своїй роботі вони досліджують іграшкову модель «темної квантової електродинаміки» — аналог електромагнетизму, що включає дуже важкий гіпотетичний аналог електрона, який іноді називають темним електроном.
Дослідники показують, що якщо ПЧД утворилися навіть з невеликою кількістю цього темного електричного заряду, заряд міг тимчасово стабілізувати випаровування чорної діри. Ця пауза затримує фінал, тому зараз більше ПЧД досягають своєї кінцевої фази.
З урахуванням усіх поточних експериментальних обмежень, їхні розрахунки змінюють очікувану частоту спостережуваних вибухів ПЧД з «приблизно раз на сто тисячоліть» до «приблизно раз на десятиліття».
«Ми не стверджуємо, що це гарантовано, але ймовірність того, що це відбудеться протягом наступних десяти років, може становити до 90%», — сказав співавтор дослідження, доцент кафедри фізики Майкл Бейкер.
Якщо ПЧД знаходиться в кінцевій фазі, вона повинна випустити спалах випромінювання Гокінга: короткочасний каскад частинок і фотонів у широкому діапазоні енергій. Ця ознака є саме тим видом високоенергетичних перехідних явищ, для спостереження за якими побудовані сучасні обсерваторії.
Космічні телескопи, чутливі до гамма-променів і рентгену, ширококутні оптичні прилади, що сканують небо щоночі, і радіоантени, що слухають швидкоплинні спалахи, можуть сприяти виявленню та підтвердженню цього явища.
Оскільки сьогодні можуть вибухати тільки легкі первинні чорні діри, виявлення випромінювання Гокінга було б рівнозначним виявленню ПЧД.
Спостереження вибуху ПЧД буде не просто підтвердженням найвідомішого передбачення Гокінга. Воно надасть перше пряме підтвердження того, що чорні діри випромінюють і випаровуються, переносячи ключову ідею з області теорії в область спостережень.
Це також доведе існування ПЧД і те, що молодий Всесвіт міг породити гравітаційні монстри без зірок. Мабуть, найцікавіше, що уламки цього останнього спалаху будуть діяти як космічний перепис елементарних частинок.
Одне добре спостережуване явище могло б надати єдиний інвентар будівельних блоків Всесвіту, надаючи інформацію про все, від фізики частинок до космології.
Дослідження опубліковано в журналі Physical Review Letters.