Пять десятков лет назад известный астрофизик Стивен Хокинг высказал предположение о том, что Большой взрыв мог наполнить Вселенную микрочерными дырами. Сейчас ученые полагают, что возможно наблюдают вспышку одной из них.
В феврале 2025 года европейская коллаборация KM3NeT, состоящая из подводных детекторов у берегов Франции, Италии и Греции, обнаружила нейтрино с огромной энергией – около 100 ПэВ. Это в 25 раз больше энергии частиц, ускоряемых в Большом адронном коллайдере.
Физики прилагают усилия для объяснения высокой энергии нейтрино. Группа исследователей, не участвовавшая в первоначальном открытии, выдвинула предположение: нейтрино — признак испаряющейся черной дыры. Предложение изложено в статье, опубликованной в базе данных. и еще не прошла рецензирование.
В 1970-х годах Хокинг обнаружил, что черные дыры не абсолютно черные. Благодаря сложному взаимодействию между горизонтом событий черной дыры и квантовыми полями пространства-времени они могут излучать медленный, но устойчивый поток энергии, называемый излучением Хокинга. Это означает, что черные дыры испаряются и в конечном итоге исчезают. При уменьшении размера черная дыра испускает еще больше излучения до тех пор, пока не «взрывается» бурей высокоэнергетических частиц и излучения — например, нейтрино, которые регистрируются коллаборацией KM3Net.
Все известные черные дыры очень велики — по крайней мере в несколько раз больше массы Солнца, а часто и значительно больше. Даже самому маленькому из известных чёрных дыр потребуется более 10^100 лет, чтобы погибнуть. Если нейтрино KM3NeT вызвано взрывом черной дыры, оно должно быть гораздо меньше — где-то около 10 000 килограммов. Это примерно столько же, сколько весят два африканских слона в полный рост, сжатые в чёрную дыру размером меньше атома.
Единственный известный способ образования таких крошечных черных дыр — хаотичные события раннего Большого взрыва, которые возможно наводнили космос «первобытными» черными дырами. Самые маленькие первозданные черные дыры давно бы взорвались, более крупные могут сохраниться до наших дней.
Черная дыра массой десять тысяч килограммов теоретически не могла бы просуществовать с момента Большого взрыва до настоящего времени. Однако авторы исследования предположили существование дополнительного квантового механизма, называемого «грузом памяти», который может препятствовать ее распаду. Благодаря этому черная дыра массой десять тысяч килограммов смогла бы существовать миллиарды лет, прежде чем взорвется и отправит высокоэнергетические нейтрино в сторону Земли.
Первобытные черные дыры могут объяснить темную материю, но их поиск пока не дал результатов. Новое открытие может стать ключом к разгадке. Если первобытных черных дыр достаточно много, чтобы объяснить всю темную материю, то должны происходить регулярные взрывы. По расчетам, если гипотеза верна, то в ближайшие несколько лет коллаборация KM3NeT должна зарегистрировать еще одно нейтрино.
Открытие может потребовать кардинального пересмотра представлений о темной материи, высокоэнергетических нейтрино и физике ранней Вселенной.